pH-Sonde Typ 03/04 pH-Ringsonde - pfaudler-messtechnik.de · 2 pH-Sonde Typ 03/04 pH-Ringsonde 1 Vorwort Diese Betriebsanleitung soll mit der Aus-rüstung der pH-Sonde und deren Ver-wendung

pH-Sonde Typ 03/04pH-Ringsonde

Betriebsanleitung

Inhalt1 Vorwort2 Allgemeine Hinweise2.1 Einsatzbereich2.2 WarnhinweiseinderBetriebsanleitung2.3 HinweisezurLieferung2.4 TransportundLagerung2.5 HinweisezurGewährleistung2.6 HinweisezurRücklieferung3 Sicherheit3.1 BestimmungsgemäßerGebrauch3.2 QualifiziertesPersonal4 Bauformen und Typenbezeichnung4.1 Bauformen4.2 TypenbezeichnungderStabsonde4.3 TypenbezeichnungderStabsondein

Dualausführung4.4 TypenbezeichnungderRingsonde5 Technische Beschreibung5.1 Messprinzip5.2 AufbauundFunktionsweisederStabsonden5.3 AufbauundFunktionsweisederStabsonden

inDualausführung5.4 AufbauundFunktionsweisederRingsonde5.5 Bezugselektroden5.6 Elektrolytgefäß5.7 Elektrolyt5.8 TechnischeDaten6 Messtechnische Kennwerte6.1 SteilheitderMesskette6.2 NullpunktderMesskette6.3 Isothermenschnittpunkt6.4 WiderstandderMesskette6.5 Diaphragmawiderstand6.6 Messfehler6.7 Alkalifehler6.8 ZeitverhaltenbeipH-Änderung6.9 ZeitverhaltenbeiTemperaturänderungen7 Einsatzgrenzen7.1 ChemischeBeständigkeit7.2 Temperatur7.3 pH-Bereich7.4 Druck7.5 UngeeigneteProdukte8 pH-Messumformer und Zubehör für

pH-Sonden8.1 ListedervonPfaudlerzugelassenen

pH-Messumformer8.2 Trennverstärker8.3 Speisegerät8.4 Integrator

307-4 d

9 Einbau und elektrischer Anschlussder Sonden

9.1 EinbauderStabsondeindenBehälter9.2 EinbauderStabsondeindieRohrleitung9.3 EinbauderRingsondeineineRohrleitung9.4 InstallationK-Gefäß9.5 InstallationN-Gefäß9.6 ElektrischerAnschlussderStabsondeK9.7 ElektrischerAnschlussderStabsondeN9.8 ElektrischerAnschlussderRingsonde9.9 ElektrischerAnschlussTrennverstärker9.10 Pfaudler-Anschlusskabel10 Inbetriebnahme und Kalibrierung10.1 Vorbemerkung10.2 FormierungderSonde10.3 K-Ausführung:Befüllung,Entlüftungund

EinbauderBezugselektrode10.4 N-undRing-Ausführung:Befüllung,

EntlüftungundEinbauderBezugselektrode10.5 ParametrierungdespH-Messumformer10.6 WasheißtKalibrierung?10.7 Kalibriermethoden10.8 KalibrierungdurchDateneingabeam

pH-Messumformer10.9 Zweipunktkalibrierung10.10Einpunktkalibrierung10.11AutomatischeKalibrierung10.12Druckeinstellung11 Betrieb und Wartung11.1 Nachkalibrierung11.2 NachfüllungdesElektrolytgefäßes11.3 Elektrolytverbrauch11.4 ÜberprüfungderBezugselektrode11.5 Emailprüfung11.6 ReinigungundSterilisierungderSonden11.7 ReinigungdesDiaphragmasbeimTyp0411.8 MontageanleitungfürElektrolytschlauchkit

beiderStabsondeN11.9 MontageanleitungfürElektrolytschlauchkit

beiderStabsondeK11.10MontageanleitungfürdenSondenkopfder

Ringsonde11.11Fehlersuche11.12Ersatzteilliste

Anhang 1 EG-KonformitätsbescheinigungAnhang 2 BaumusterprüfbescheinigungAnhang 3 Sicherheitshinweise und

Ex-Schutz

RumbachT

Schreibmaschinentext

RumbachT

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pH-Sonde Typ 03/04 pH-Ringsonde

1 VorwortDieseBetriebsanleitungsollmitderAus-rüstung der pH-Sonde und deren Ver-wendungvertrautmachen.

Die Betriebsanleitung muss dem Be-triebs-undWartungspersonalzugänglichsein,damitbeiMontage-undWartungs-arbeitenallenotwendigenInformationenzurVerfügungstehen.

DurchKenntnisdieserBetriebsanleitungvermeidenSieSchädenanderMessein-richtung und erreichen einen störungs-freienBetrieb.

Die indieserBetriebsanleitunggemach-ten Angaben entsprechen dem StandderTechnikzumZeitpunktderDruckle-gung und werden nach bestemWissenweitergegeben.

Wirbehaltenunsvor,Verbesserungen,Er-gänzungenundneueErkenntnisseohneVorankündigungindieBetriebsanleitungneuaufzunehmen.Die tatsächlicheAus-führungvonProduktenkanngegenüberden im Katalog gemachten Angabenabweichen, falls technischeÄnderungeninfolgevonProduktverbesserungendiesnotwendig machen. Das für einen kon-kretenAnwendungsfallvonPfaudlerab-gegebeneAngebotisthierverbindlich.

DieneuesteAusgabeersetztallevorhe-rigen.

DieseBetriebsanleitungstellenwirunse-renKundenundInteressentenkostenloszurVerfügung.NachdruckundVervielfäl-tigungsowiedieÜbernahmeinelektroni-scherForm,auchauszugsweise,sindnurmit unserer schriftlichen Genehmigungzulässig.

AlleRechtesindunsvorbehalten.

2 Allgemeine Hinweise

2.1 EinsatzbereichMitpH-SondenausStahl-EmailwirdderpH-Wert einer Lösung gemessen. DerpH-Wert isteinMaß fürdieStärkeeinerLauge oder einer Säure.Die pH-Sondenwerdendirekt indenRührbehälteroderin die Rohrleitung eingebaut. Über dieBeständigkeitgebenunsereDruckschrif-ten614und641Auskunft.

m Betreiben Sie die Messein-richtung nur innerhalb der zulässi-gen Betriebsbedingungen.

2.2 Warnhinweise in der Betriebs-anleitung

m In der Betriebsanleitung wird für sicherheitsrelevante Anweisun-gen das Gefahrenzeichen benutzt. Die Beachtung dieser Anweisungen ist zwingend, da durch das Befolgen der Anweisungen schwerwiegende Personen- und/oder Sachschäden vermieden werden.

2.3 Hinweise zur LieferungDer jeweilige Lieferumfang ist entspre-chenddemgültigenKaufvertragaufdenVersandpapierenaufgeführt,diederLie-ferungbeigefügtsind.

PrüfenSiedieLieferungaufVollständig-keit und Unversehrtheit. Bewahren SienachMöglichkeitdasVerpackungsmate-rialauf,daSieesfüreventuelleRücksen-dungenwiederverwendenkönnen.

2.4 Transport und LagerungTransportieren und lagern Sie die Son-denmöglichstnurinderverschlossenenOriginalverpackung. Ist das nicht mög-lich, sind die Sonden gegen Stoß undSchlagzuschützen.BeimAufhängenderSondendievorhandenenRingschraubenverwenden (ab Rohrdurchmesser 83mm). Um einen neuwertigen Zustandder Sonde zu gewährleisten, halten SiefolgendeLagerbedingungenein:trockenundstaubfreisowiegleichmäßigtempe-riertundbelüftet.DieSondenbenötigenkeineKonservierung,siesindgegennor-maleUmwelteinflüssebeständig.

m pH-Sonden des Typs 04 dürfen nicht auf die Diaphragma-schraube aufgesetzt werden!

Bei langen Betriebsunterbrechungenkann die Messsonde trocken gelagertwerdenoderimReaktorverbleiben.SolldieSondelängergelagertwerden,dannmussdieElektrolytstreckederSondemitdestilliertemWasserausgespültwerden.

m Bei Frostgefahr ist die Elek-trolytstrecke der pH-Sonde zusätz-lich auszublasen!

Trockenlagern schadet der Funktiongrundsätzlich nicht. Die Charakteristikder Sonde bleibt in jedem Fall erhaltenJedochkönnensichdadurchleichteVer-änderungen vonNullpunkt undSteilheitergeben,dieeinenMessfehlervonmax.0,2pHverursachen.DieserFehler lässtsich durch Formierung der Sonde (s.Kap. 10.2) beseitigen. Auch bei Betriebder Sonde verschwindet dieser Fehlernach2-3Stundenwieder.

3


BeiSonden, die in Flüssigkeit (Produkt)eingetaucht sind, dürfen der pH-Mess-umformer oder der Trennverstärkernicht längerals1-2StundenvomNetzgetrennt werden. Ansonsten kann esdurchPolarisationanderMesselektrodezu einer Nullpunktverschiebung kom-men,dieaußerhalbdesEinstellbereichesdespH-Messumformersliegt.SollteeinelängereTrennungerforderlichsein,soistunbedingt der Messstromkreis an derSondezuunterbrechen,entwederdurchAbziehen des Steckers an der Bezugs-elektrodeoderamAnschlusskastenderSonde.

2.5 Hinweise zur Gewährleistung GewährleistungsansprüchewerdendurchdieAngabenindieserBetriebsanleitungwedererweitertnocheingeschränkt.

Die genauen Gewährleistungsbedingun-gen entnehmen Sie bitte den gültigenVerkaufsbedingungenderPfaudlerWerkeGmbH.

2.6 Hinweise zur Rücklieferung Werden benutzte Sonden für Reparatu-renoderandereZweckeandiePfaudlerWerke GmbH oder an Dritte gesandt,müssen alle Teile vorher gereinigt unddekontaminiertwerden.

Zur Sicherheit unserer Mitarbeiter undaus versicherungsrechtlichen Gründen,benötigen wir von Ihnen mit der Rück-lieferung eine Freigabebescheinigung,auf der Sie bestätigen, dass die Sondeordnungsgemäß gereinigt und dekonta-miniert wurde. Ein entsprechendes For-mularerhaltenSieaufAnfragebeiuns.

3 SicherheitAusführliche Sicherheitshinweise sowieAngaben zum Ex-Schutz finden Sie imAnhangamEndederBetriebsanleitung.

3.1 Bestimmungsgemäßer Gebrauch

Ein anderer Betrieb, als der in dieserBetriebsanleitung beschriebene, beein-trächtigtdieSicherheitunddieFunktionderMesseinrichtungundistdeshalbun-zulässig.

Beachten Sie unbedingt die geltendenSicherheitsbestimmungen fürelektrischeAnlagen und Geräte sowie ggf. die Ex-Schutzvorschriften.

m Jede sicherheitsbedenkliche Arbeitsweise ist zu unterlassen!

3.2 Qualifiziertes PersonalDie Sonde darf nur von autorisiertenFachkräften der Messtechnik unter ge-nauester Beachtung dieser Betriebsan-leitungsowiedergeltendenBestimmun-gen eingebaut, betrieben und gewartetwerden.

Zuwiderhandlung gegen diese Bestim-mungen – gleich ob vorsätzlich oderfahrlässig–entbindetdiePfaudlerWer-keGmbHvonjeglicherHaftungundGe-währleistung.

4 Bauformen undTypenbezeichnung

4.1 BauformenDiepH-SondengibtesinzweiBauformenn Stabsonden Ringsonde

4.2 Typenbezeichnung derStabsonde

In derBauformStabsondegibt es zweiverschiedeneTypenn Typ03n Typ04

Sieunterscheidensichdurchdenunter-schiedlichenAufbaudesDiaphragmas.

BeimTyp 03 ist ein geschliffener undeingeschrumpfter Glaspuck Teil desDiaphragmas.

BeimTyp 04 ist ein geschliffener undschraubbarer Puck aus Stahl-Email TeildesDiaphragmas.

DiesepH-SondensindfürdenEinsatzinZone0zugelassen.(s. Anhang 2)

pH-Stabsonden vom Typ 03, die vor Juli 2004 ausgeliefert wur-den, sind nicht für den Einsatz in Zone 0 zugelassen. Maßgebend hier-für sind die Angaben auf dem Typen-schild.

Diese beiden Typenwerden in zwei un-terschiedlichen Ausführungen gebaut,diesichdurchdasElektrolytgefäßunter-scheiden.

Stabsonde in Ausführung KIm weiteren Verlauf der Betriebsanlei-tungwirddieseAusführungStabsonde K genannt. Bei dieser Ausführung ist dasElektrolytgefäßfestaufdemSondenkopfmontiert(s.Abb.1).


4

Stabsonde in Ausführung NIm weiteren Verlauf der Betriebsanlei-tung wird diese Ausführung Stabsonde N genannt. Bei dieser Ausführung wirddas Elektrolytgefäß als Einzelteil mitge-liefert und vor Ort separat neben derSondemontiert.Über einenmitgeliefer-ten Schlauch wird das Gefäß mit demSondenkopfverbunden(s.Abb.1).

Zusammenfassend ist festzuhalten: VonderStabsondegibtesvierverschiedeneTypen,diewiefolgtbezeichnetwerden:1. Typ03/K2. Typ03/N3. Typ04/K4. Typ04/N

Die lieferbaren Baugrößen entnehmenSiebittedenTabellen2und3imKapitel9.1.

4.3 Typenbezeichnung derStabsonde in Dualausführung

Mit dieserAusführung können, z.B. fürredundante Anwendungen, mit einerpH-Stabsonde, zwei von einander unab-hängigepH-Wertegemessenwerden.Dadie „Dualsonden“ in den gleichen Aus-führungsvarianten gebaut werden wiedie„Monosonden“,habensiediegleicheTypenbezeichnung,eswird lediglichderBegriff „dual“ angehängt. Die lieferba-renBaugrößenentnehmenSiebittedenTabellen2und3.

4.4 Typenbezeichnung der Ringsonde

In der Bauform Ringsonde gibt es nurden Typ 03. Bei der Ringsonde ist eingeschliffener Glaspuck Teil des Dia-phragmas.

Die pH-Ringsonde ist für denEinsatz inZone0zugelassen.(siehe Anhang 2)

pH-Ringsonden, die vor Juli 2004 ausgeliefert wurden, sind nicht für den Einsatz in Zone 0 zugelassen. Maßgebend hierfür sind die Angaben auf dem Typenschild.

Die Ringsonde wird nur in der Ausfüh-rungNgebaut,d.h.dasElektrolytgefäßwird als Einzelteil mitgeliefert und vorOrt separat nebenderSondemontiert.ÜbereinenmitgeliefertenSchlauchwirddasGefäßmitRingsondeverbunden.(s.Abb.1).

DaesvonderRingsondenureinenTypund nur eine Ausführungsvariante gibtwirdsienichtnäherspezifiziertsondernimmernuralsRingsondebezeichnet.DieRingsonden sind standardmäßig in denBaugrößen DN50 und DN80 lieferbar.GrößereAbmessungensindaufAnfragelieferbar.

Abb.1 ÜbersichtderAusführungsvarianten

MT0012_1D

5 Technische Beschreibung

5.1 MessprinzipDerpH-Wert ist einMaß fürdieWasser-stoffionenaktivität aH+ in einer Lösung.Er ist definiert als der negative deka-dische Logarithmus der Wasserstoff-ionenaktivitätaH+.Derpraktischbedeutsa-meBereichdespH-WerteserstrecktsichvonpH0bispH14.DabeiistpH0starksauer,pH14iststarkalkalischundpH7istneutral.

pH-SondenvonPfaudlerausStahl-EmailarbeitennachdemPrinzipderPotenzio-metrie, d. h. abhängig von der Wasser-stoffionenaktivität in einer wässrigenLösung bildet sich am pH-Sensor einpH-abhängiges Potenzial aus. DasPotenzial wird abgeleitet und in einempH-Messumformerverarbeitet.

Der eigentliche Sensor unserer pH-Son-den besteht aus einem pH-sensitivenEmail.AnderOberflächedespH-Emails,der sogenannten Quellschicht, erfolgtbeiKontaktmitwässrigenLösungeneinIonenaustausch (Hydroxilierung), indes-sen Verlauf Alkali-Ionen des pH-EmailsgegenWasserstoff-IonenderMesslösungausgetauscht werden. Die Quellschichthat eine Dicke von 5-150 nm. DaspH-abhängigePotenzial, das sich in derQuellschicht bildet, wird durch Ionen-leitung an eine unter dem pH-Email lie-gende,metallischeAbleitschichtübertra-gen.

Dieses Potenzial, auch Phasengrenz-oderGalvanispannunggenannt,istdirektnichtmessbar,sondernnurinBezugzueinemzweitenEinzelpotenzial.Daszwei-te Einzelpotenzial liefert eine Bezugs-elektrode,dieübereineElektrolytlösungund dieMesslösung (Produkt)mit dempH-Sensor galvanisch (leitfähig) verbun-denist.

Das Messsignal, bestehend aus derSummevon„pH-Potenzial“und„Bezugs-potenzial“ ist zwischen dermetallischenAbleitschichtundderfreien(metallischen)SeitederBezugselektrodemessbar.

Über geeignete Anschlüsse wird dasMesssignaleinempH-MessumformerzurAuswertungzugeführt.

Diaphragmen

04

03

Ring

K N Ring


5

5.2 Aufbau und Funktionsweise der Stabsonden

pH-Stabsonden aus Stahl-Email habenzweiHauptbestandteile:n Messsonden Bezugssystem

DieMesssondebestehtauseinememail-lierten Stahlteil mit der Messelektrodeund dem Diaphragma. Das Bezugssys-tem besteht aus dem Elektrolytgefäßund der eingebauten Bezugselektrode.Die beiden Teile stehen über die sogenannte Elektrolytstrecke miteinanderin Verbindung. Die einzelnen Bestand-teilewerdenimVerlaufdesKapitelsnochnäherbeschrieben.

Bei den Stabsonden besteht die Mess-sonde aus einem Stahlrohr mit ange-schweißtem Flansch. Rohr und Flansch-unterseite sind durchgehend emailliert.Sondenkopf und Anschlusskasten sindaufderFlanschoberseitemontiert.

DaspH-sensitiveEmail, imweiterenVer-lauf der Betriebsanleitung „pH-Email“ genannt,istamRohrendeaufeinemetal-lischeAbleitschichtaufgeschmolzen.DieSensorfläche beträgt je nach Baugröße120bis350cm2.

Zur Potenzialableitung ist die Ableit-schichtübereinimEmaileingeschmolze-nesMetallbandmitdemAnschlusskastenverbunden,deramSondenflanschmon-tiert ist. Ableitschicht und MetallbandsindindasEmaileingebettetundsomitzumStahlundzurOberflächehinhoch-ohmigisoliert.DasMetallbandzurPoten-zialableitung ist imAnschlusskastenaufeine spezielle Anschlussbuchse gelegt,vonderdasMesssignalüberdasPfaud-ler-Anschlusskabel (s. Kap. 9.10) zumMessumformer bzw. zum Trennverstär-kergeführtwird.

Das pH-Email bildet zusammen mit der metallischen Ableitschicht die pH-sensitive Messelektrode.

Das Diaphragma, auch Schliff- oderSpaltdiaphragmagenannt, befindet sichstirnseitig am Sondenrohrende. DasDiaphragma hat die Aufgabe zwischendem Bezugssystem und dem Produkteine leitfähige Verbindung herzustellen,gleichzeitigabereinVermischenvonPro-duktundElektrolytzuverhindern.

Das Diaphragma beim Typ 03 wirdgebildet aus einem geschliffenen Glas-puck und dem Sondenrohrende, dasinnen emailliert und geschliffen ist. DerGlaspuck wird in das Sondenrohrendeeingeschrumpft. Die Kontaktfläche vonGlaspuck und Sondenrohrende bildetdenDiaphragmaspalt.

Das Diaphragma beim Typ 04 wirdgebildet aus einem geschliffenen PuckausStahl-EmailmitGewindebolzen, dersogenannten Diaphragmaschraube, undeiner emaillierten und geschliffenenRingflächeanderStirnseitedesSonden-rohrs. Die Diaphragmaschraube wird indieStirnseiteeingeschraubt.DieKontakt-fläche von Diaphragmaschraube undSondenrohrbildetdenDiaphragmaspalt.

Das Diaphragma steht auf seinerAußenseitemitderMesslösung(Produkt)in Verbindung. Da der Diaphragmaspaltelektrolytdurchlässig ist, entsteht überdieElektrolytstreckeeine leitfähigeVer-bindung zwischen dem BezugssystemunddemProdukt.

DieElektrolytstreckebestehtauseinemdünnen Kunststoffschlauch, der vomSondenkopfzumDiaphragmaführt.DerKunststoffschlauch ist in einem Edel-stahlrohr im InnerenderSondeverlegt.Zur Entlüftung der ElektrolytstreckebefindetsichamSondenkopfeinEntlüf-tungsventil.

Bei der StabsondeK ist das Elektrolyt-gefäß(K-Gefäß)bereitsaufdemSonden-kopfmontiert.BeiderStabsondeNwirddas Elektrolytgefäß (N-Gefäß) vor Ortseparat nebender Sondemontiert undüber einenmitgelieferten Schlauch ausPPmitdemSondenkopfverbunden.

DieBezugselektrodewirdvorOrtindasElektrolytgefäßeingebaut.

Das Elektrolytgefäß muss ständig mitDruckluft beaufschlagt werden. Damitwird gewährleistet, dass ständig Elek-trolyt über die Elektrolytstrecke zumDiaphragma und von dort ins Produktgelangen kann. Durch den ständigenElektrolytflusswirdeineVerschmutzungdesDiaphragmasvermieden.Außerdemwirdverhindert,dassProduktdurchdenDiaphragmaspaltindieElektrolytstreckeeindringtunddiesedadurchverstopft.

Bezugselektrode und Messelektro-de, die über Elektrolytstrecke, Dia- phragma und Produkt leitfähig mit-einander verbunden sind, bilden zusammen die Messkette

WenndieSondeimProdukteingetauchtist, liefert dieMesskette ein sehr hoch-ohmiges, pH-abhängiges Potenzial, dasmiteinemgeeignetenpH-MessumformerineinpH-proportionalesNormsignalum-gewandeltwird.

DergemessenepH-WertwirdbeeinflusstvonderProdukttemperatur,dadieSteil-heiteinerMesskettetemperaturabhängigist,entsprechendderNernst-Konstanten(s. Kap. 6.1). Um die Produkttempera-turzumessen,sinddieStabsondenmiteinemPt100ausgerüstet.Somitbestehtdie Möglichkeit, den temperaturabhän-gigen Anteil der pH-Wertänderung imMessumformerautomatischzukompen-sieren.


6

1 Elektrolytgefäß2 Druckluftanschluss3 Absperrventil4 Einfüll-/Entlüftungsschraube5 TrennverstärkerTyp82G(Option)6 KabelmitSteckerfürBezugselektrode

7 Bezugselektrode8 Elektrolyt9 Kugelhahn

10 GeradeEinverschraubung11 Verbindungsschlauch12 Druckflansch13 Sondenkopf14 Entlüftungsschraube15 Anschlusskasten16 Anschlussadapterfür

Anschlusskabel17 Erdungsklemme18 Ringschraube(≥DN100)19 Elektrolytstrecke20 Messelektrode(pH-Email)21 Pt10022 PuckausStahlemail

(Diaphragmaschraube)23 PuckausGlas

MT0013_2D

Abb.2 BestandteilederStabsonden

5.3 Aufbau und Funktionsweise der Stabsonden in Dualausfüh-rung

Die pH-Stabsonde in Dualausführung istbaugleich mit der pH-Sonde in Mono-ausführung, hat allerdings zwei getrenn-te Messsysteme mit je einer Messelek-trode, je einemPt100und je einerAn-schlussbuchse. Standardmäßig wird dieDualsonde mit einem N-Gefäß mit zweiBezugselektroden geliefert. Bei Bedarfkönnen auch zwei Trennverstärker andas Elektrolytgefäß angebaut werden.UmzweivoneinanderunabhängigeMess-kreisezuerhalten,müssenzweipH-Mess-umformer oder ein Dual-Messumformernachgeschaltet werden. Die Verbindungzu den pH-Messumformern wird überzwei Pfaudler-Anschlusskabel hergestellt(s. Kap. 9.10). Die Funktionsweise von„Dualsonden“ ist identisch mit der von„Monosonden“.

5.4 Aufbau und Funktionsweise der Ringsonde

pH-Ringsonden aus Stahl-Email habenzweiHauptbestandteile:n Messsonden Bezugssystem

DieMesssondebestehtauseinememail-lierten Stahlteil mit der MesselektrodeunddemDiaphragma.DasBezugssystembestehtausdemElektrolytgefäßunddereingebauten Bezugselektrode. Die bei-den Teile stehen über die so genannteElektrolytstrecke miteinander in Verbin-dung. Die einzelnen Bestandteile wer-den im Verlauf des Kapitels noch näherbeschrieben.

BeiderRingsondebestehtdieMessson-de aus einem emaillierten Stahlring, aufdessenInnenseitedaspH-sensitiveEmail,imweiterenVerlaufderBetriebsanleitung„pH-Email“ genannt, im Umfang von300° auf eine metallische Ableitschichtaufgeschmolzenist.DieSensorflächebe-trägtbeiderBaugrößeDN50ca.30cm2undbeiderBaugrößeDN80ca.50cm2.Sondenkopf und Anschlusskasten sindseitlichamRingangebaut.

K N

9

3

6

7

141715,16

8

1011

1210

1318

15,16

23

20

19

1714

7

13

8

18

1

2 64

2

1 5

21

22


7

Zur Potenzialableitung ist die Ableit-schichtübereinimEmaileingeschmolze-nesMetallbandmitdemAnschlusskastenverbunden.AbleitschichtundMetallbandsind in dasEmail eingebettet und somitzumStahl und zurOberflächehinhoch-ohmigisoliert.DasMetallbandzurPoten-zialableitung ist im Anschlusskasten aufeine spezielle Anschlussbuchse gelegt,vonderdasMesssignalüberdasPfaud-ler-Anschlusskabel (s. Kap. 9.10) zumpH-Messumformer bzw. zum Trennver-stärkergeführtwird.

Das pH-Email bildet zusammen mit der metallischen Ableitschicht die pH-sensitive Messelektrode.

DasDiaphragma,auchSchliff-oderSpalt-diaphragma genannt, befindet sich ander Innenfläche des Zwischenrings. DasDiaphragma hat die Aufgabe zwischendem Bezugssystem und dem Produkteine leitfähige Verbindung herzustellen,gleichzeitig aber eine Vermischung vonProdukt und Elektrolyt zu verhindern.DasDiaphragmawirdgebildetauseinemgeschliffenen Glaspuck und einer email-liertenundgeschliffenenBohrunganderInnenseite der Ringsonde. Der Glaspuckwird indieBohrungeingeschrumpft.DieKontaktflächevonGlaspuckundBohrungbildetdenDiaphragmaspalt.

Das Diaphragma steht auf seiner Au-ßenseite mit der Messlösung (Produkt)in Verbindung. Da der Diaphragmaspaltelektrolytdurchlässigist,entstehtüberdieElektrolytstrecke eine leitfähige Verbin-dung zwischen dem Bezugssystem unddemProdukt.

Die Elektrolytstrecke besteht aus einemdünnen Kunststoffschlauch, der vomSondenkopf zumDiaphragma führt. DerKunststoffschlauch ist in einer BohrungimSondeninnerenverlegt.ZurEntlüftungder Elektrolytstrecke befindet sich amSondenkopfeinEntlüftungsventil.

Bei der Ringsonde wird das Elektrolyt-gefäß (N-Gefäß) vor Ort separat nebenderSondemontiertundübereinenmit-geliefertenSchlauchausPPmitdemSon-denkopfverbunden.

DieBezugselektrodewirdvorOrt indasElektrolytgefäßeingebaut.

Das Elektrolytgefäß muss ständig mitDruckluftbeaufschlagtwerden.Damit istgewährleistet,dassständigElektrolytüberdie Elektrolytstrecke zum DiaphragmaundvondortinsProduktgelangenkann.DurchdenständigenElektrolytflusswirdeine Verschmutzung des Diaphragmasvermieden. Außerdem wird verhindert,dassProduktdurchdenDiaphragmaspaltindieElektrolytstreckeeindringtunddie-sedadurchverstopft.

Bezugselektrode und Messelek-trode, die über Elektrolytstrecke, Dia phragma und Produkt leitfähig miteinander verbunden sind, bilden zusammen die Messkette.

WenndieSondeimProduktbedecktist,liefertdieMesskette ein sehrhochohmi-ges, pH-abhängiges Potenzial, das miteinem geeigneten pH-Messumformer ineinpH-proportionalesNormsignalumge-wandeltwird.

DergemessenepH-WertwirdvonderPro-dukttemperatur beeinflusst, da die Steil-heiteinerMesskettetemperaturabhängigist, entsprechend derNernst-Konstanten(s. Kap. 6.1). Um die Produkttempera-tur zumessen, sind die Ringsondenmiteinem Pt100 ausgerüstet. Somit be-steht die Möglichkeit, den temperatur-abhängigen Anteil der pH-Wertände-rung im Messumformer automatisch zukompensieren.

1 Elektrolytgefäß2 Druckluftanschluss3 Absperrventil4 Einfüll-/Entlüftungsschraube5 TrennverstärkerTyp82G(Option)6 KabelmitSteckerfürBezugselektrode7 Bezugselektrode8 Elektrolyt9 Kugelhahn

10 GeradeEinverschraubung11 Verbindungsschlauch12 Sondenkopf13 Entlüftungsschraube14 Anschlusskasten15 AnschlussadapterfürAnschlusskabel16 Erdungsklemme17 Elektrolytstrecke18 Messelektrode(pH-Email)19 Pt10020 PuckausGlas

Abb.3 BestandteilederRingsonde

MT0014_2D

4 2

6

3

1

5

78

9

10

11

13 12 18 19 16 14

15

2017

10


8

5.5 BezugselektrodenFür die hier erwähnten pH-Sonden gibteszweiverschiedeneArtenvonBezugs-elektroden:n SilberAcetat-Elektroden, Kurzzeichen:AGAGeln SilberChlorid-Elektroden,

Kurzzeichen:AgAgCl

DiebeidenBezugselektrodenunterschei-den sich durch Ihr Potenzial und ihreLebensdauer. Durch das Potenzial derBezugselektrodewirdderNullpunktderSonden entscheidend beeinflusst (s.Kap.6.2).

MiteinerSilberAcetat-ElektrodeliegtderNullpunktderMesskettebeipH1,35±1(s.Kap.6.2).DerIsothermenpunktunse-rerpH-SondenliegtauchbeipH1,35±1(s.Kap.6.3).DadiepH-Wertedieserbei-denKennwertegleichsind,könnenbeimEinsatzvonSilberAcetat-Elektrodenhan-delsübliche pH-Messumformer verwen-det werden, wie sie für Glaselektrodenüblich sind. Bei diesen pH-Messumfor-mern kann nur ein Wert für Nullpunktund Isothermenpunkt parametriertwerden.Wichtigistaber,dassamMess-umformerderNullpunktimBereichvonpH1,35±1einstellbarist.

Die Lebensdauer der SilberAcetat-Elek-trode beträgt 12 Monate ab Ausliefe-rungsdatum, unabhängig davon, ob alsElektrolyt KCl oder K2SO4 verwendetwird.

Mit einer SilberChlorid-Elektrode liegtderNullpunktderMesskettebei8,65±1pH (s.Kap.6.2).DiepH-WertevonNull-punkt und Isothermenpunkt sind somitnichtgleich.BeimEinsatzvonSilberChlo-rid-Elektroden müssen Messumformerverwendetwerden,beidenenNullpunktund Isothermenpunkt unabhängig voneinanderundfreiparametrierbarsind.

Die Lebensdauer der SilberChlorid-Elek-trodebeträgtmindestens24MonateabAuslieferungsdatum,wennalsElektrolytKClverwendetwird.WirdK2SO4verwen-det sobeträgt die Lebensdauer nur12MonateabAuslieferungsdatum.

DieBezugselektrodenwerdenmitspezi-ellen Schutzhülsen ausgeliefert, die siegegenAustrocknungundBeschädigungschützen. Spätestens 6 Monate nachAuslieferungmuss die Bezugselektrodeeingesetzt werden, um eine frühzeitigeErschöpfungzuvermeiden.

Angaben zur Überprüfung der Bezugs-elektrodesindimKapitel11.4zufinden.

5.6 ElektrolytgefäßFür die hier erwähnten Sonden gibt eszweiverschiedeneElektrolytgefäße.

ElektrolytgefäßAusführung„K“Im weiteren Verlauf der Betriebsan-leitungwird dieseAusführungK-Gefäßgenannt

ElektrolytgefäßAusführung„N“ Im weiteren Verlauf der Betriebsan-leitungwirddieseAusführungN-Gefäßgenannt

Hauptmerkmale des K-GefäßesDas K-Gefäß hat ein Füllvolumen von0,7 l und kann nur bei der Stabsondeeingesetztwerden.DasGefäß istdirektauf dem Sondenkopf montiert. ObenamGefäß isteinT-Stückeingeschraubt.AmseitlichenT-Stück-AnschlusswirddieDruckluft angeschlossen. Die Druckluftkann nicht am Gefäß abgesperrt wer-den,daher empfehlenwir inderDruck-luftleitungeinAbsperrventileinzubauen.Der obere T-Stück-Anschluss dient zumBefüllen des Gefäßes und zum Einbauder Bezugselektrode. Zum Nachfüllenvon Elektrolyt muss daher zuerst dieBezugselektrodeausgeschraubtwerden.Trennverstärker können nicht direkt andas Gefäß angebaut werden, sondernmüssen separat, möglichst nahe zurSondemontiertwerden.DasK-GefäßistfüreinenInnendruckbismaximal10barzugelassen. Ein höherer Innendruck istnichtzulässig.

Hauptmerkmale des N-GefäßesDasN-GefäßhateinFüllvolumenvon1,7lundkannsowohlbeiderStabsondealsauchbeiderRingsondeeingesetztwer-den.DasGefäßwirdseparatnebenderSondemontiertundmiteinem,imLiefer-umfangenthaltenenSchlauchausPPmitderSondeverbunden.

FürdenDruckluftanschlussistobenaufdemGefäßdeckel ein Absperrventil ein-geschraubt. Bei Gefäßen, die ab 2003ausgeliefert wurden, ist in das Absperr-ventilnocheinzusätzlichesRückschlag-ventil integriert. In der Montageplattebefinden sich drei Gewindebohrungen,einefürdieBefüllungmitElektrolytundzwei fürdenEinbauvonBezugselektro-den.(EinezweiteBezugselektrodeistnurbeiDualsondenerforderlich.)AnderUn-terseitedesGefäßessitzteinKugelhahn,um bei Bedarf die Elektrolytzufuhr zurSondeabsperrenzukönnen.EskönnenbiszuzweiTrennverstärkerdirektandasGefäßangebautwerden.DasN-GefäßistfüreinenInnendruckbismaximal10barzugelassen. Als Sonderausführung istauch eine Ausführung bis maximal 16barInnendrucklieferbar.MaßgebendfürdenmaximalzulässigenInnendrucksinddieAngabenaufdemTypenschild.

5.7 ElektrolytFür die hier erwähnten Sonden stehenzweiverschiedeneElektrolytezurVerfü-gung:n Kaliumchlorid KCln Kaliumsulfat K2SO4

Aufgrund unserer jahrzehntelangenErfahrungwissenwir,dassKClfürunsereSonden am besten geeignet ist. Daherempfehlen wir standardmäßig immerKCleinzusetzen.NurwennKClungeeig-net ist,z.B.dann,wennkeinChlorid insProdukt gelangen darf oder wenn dasKClmitdemProduktreagiert,kannauchK2SO4eingesetztwerden.

Die Elektrolyte sind standardmäßig imTemperaturbereich von –5 bis +140°Ceinsetzbar. Innerhalb dieser Grenzenkönnen die Elektrolyte im Elektrolyt-gefäß und in der Sonde bleiben. EinepH-Messung ist bei Minustemperaturenjedochnichtmehrmöglich,dadieMes-sungzuträgewird.AufAnfragesinddieElektrolyte auchmit Zusätzen lieferbar,dieeserlauben,dieSondenbiszueinerTemperaturvon–30°CimBehälteroderinderRohrleitungzubelassen.


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5.8 Technische Daten

SteilheitderMesskette: 57,2±2mV/pHbei25°CNullpunktderMesskettemitSilberAcetat-Bezugselektrode: 1,35±1pHNullpunktderMesskettemitSilberChlorid-Bezugselektrode: 8,65±1pHPotenzialderMesskettemitSilberAcetat-Bezugselektrode: +200bis–800mVPotenzialderMesskettemitSilberChlorid-Bezugselektrode: +600bis–400mVIsothermenpunkt:InnenwiderstandderMesskette:Diaphragmawiderstand:Isolationswiderstand:innereKapazität(mitAnschlusskabel):

zulässigeBetriebstemperatur:

zulässigerBetriebsüberdruck:

max.Umgebungstemperatur:Thermoschockbeständigkeit∆T:Temperaturmessung:Beständigkeit:

bei1,35±1pH108-109Ωbei25°Cca.50kΩ≥1012Ω≤10nFinnereInduktivität(mitAnschlusskabel):vernachlässigbarklein-5 bis +140 °C (höhere Temp. auf Anfrage)EinsatzimTieftemperaturbereichbis–30°C*–1/+9baroder–1/+15bar(AngabenaufdemTypenschildsindmaßgebend)50°C120°CmitPt100sieheAbb.5

Elektrische Daten bei Betrieb im Ex-Bereich:ErforderlicheZündschutzartbeiKategorie2-BetriebsmittelExiaIICVersorgungs-undSignal-Stromkreis NurzumAnschlussaneinenbescheinigten,

eigensicherenStromkreis.LivernachlässigbarkleinCivernachlässigbarklein

ErforderlicheZündschutzartbeiKategorie1/2-BetriebsmittelExiaIIBVersorgungs-undSignal-Stromkreis NurzumAnschlussaneinenbescheinigten,eigensicherenStrom- kreis.FürdieSensorenaufeinemgemeinsamenSondenträger

geltendiefolgendenHöchstwertefürdieMessstromkreise:Ui =30VIi =100mALi(Sonde)vernachlässigbarkleinCi(Sonde)vernachlässigbarkleinCAnschlusskabel≤10nF

DieSummederhöchstzulässigenInduktivitätenindenVersorgungsstromkreisenbeträgt11mH.DieSummederhöchstzulässigenKapazitätenindenVersorgungsstromkreisenbeträgt180nF.

EG-Baumusterprüfbescheinigung: PTB03ATEX2207X

*BeiTemperaturenbis–30°CmischenSiebitteStandardelektrolyt1:1mitEthylenglykol


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Nullpunkt mitSilberChlorid-ElektrodepH0 = 8,65 pH

Isothermenpunkt mitSilberChlorid-ElektrodeUis = 420 mV, pHis = 1,35 pH

Nullpunkt= Isothermenpunktmit SilberAcetat-ElektrodepH0 = 1,35 pH

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pH

25 °C80 °C

KennlinienSilberAcetat-Elektrode(AGAGel)

25 °C

80 °C

KennlinienSilberChlorid-Elektrode(AgAgCl)

U [mV]

500

400

300

200

100

0

-100

-200

6 Messtechnische Kennwerte

6.1 Steilheit der MessketteDie Steilheit S einer pH-Sonde ist wiefolgtdefiniert:

S = ∆E/∆pH

∆E=PotenzialänderungderpH-Sonde∆pH=pH-ÄnderungderMesslösung

DietheoretischeSteilheiteinerpH-Mess-sonde beträgt 59,2 mV/pH bei 25°C.In der Praxis wird dieser Wert bedingtdurch bauart- und fertigungsbedingteFaktoren nicht erreicht. Die Steilheitunserer Emailsonde beträgt im Schnitt57,5mV/pH bei 25°C. Umdie SteilheitderSondemitderSteilheitandererSon-denvergleichenzukönnen,wirdderWertimmerbezogenaufdieStandardtempe-raturvon25°Cangegeben.

Bedingt durch physikalische Eigenschaf-tenderMesselektrode (pH-Email) istdieSteilheit derSonde temperaturabhängig.DieSteilheitändertsichentsprechendderNernst-Konstanten mit 0,1983 mV pro 1 °C und pro 1 pH.

MitdenheuteüblichenpH-MessumformernkanndieserTemperatureinflusskompen-siert werden. Dazu muss der Messum-former die Temperatur der Messlösung(Produkt) messen und die wichtigstenKennwerte der Sonde – Steilheit, Null-punkt und Isothermenpunkt – müssenim Messumformer eingegeben (parame-triert)werden(s.Kap.10.5).

Jede Sonde wird vor der Auslieferunggeprüftundausgemessen.Diegemesse-ne Steilheit wird immitgelieferten Prüf-bericht angegeben (nomineller Wert).DiesernominelleWertderSteilheitwirdim Messumformer eingegeben, damitdie temperaturabhängigeÄnderungdespH-Wertes berechnet und kompensiertwerdenkann.

Bei jeder Zweipunktkalibrierung wirddie Steilheit neu berechnet. Dieser neuberechnete„aktuelleWert“wirddannimMessumformer fürdie aktuelle pH-Mes-sungverwendet.

Die Steilheit von emaillierten pH- Sonden bleibt über die gesamte Lebensdauer konstant, d. h. die Son-den altern nicht. Eine regelmäßige Nachkalibrierung der emaillierte pH-Sonden ist daher nicht notwendig.

6.2 Nullpunkt der MessketteDer Nullpunkt einer Messkette ist derpH-Wert, bei dem die Messkettenspan-nung (das Gesamtpotenzial) gleich Nullist. Das Gesamtpotenzial setzt sich imWesentlichen aus der Summe der Ein-zelpotenzialevonMess-undBezugselek-trode zusammen. Der Nullpunkt wirddurchdieArtderBezugselektrode,unddamit durch das Potenzial der Bezugs-elektrodeentscheidendbeeinflusst.

Für die hier erwähnten Sonden gibt eszwei verschiedene Arten von Bezugs-elektroden(s.Kap.5.5):n Mit einer SilberAcetat-Elektrode liegt

der Nullpunkt der Messkette bei pH1,35±1=pH0.

n MiteinerSilberChlorid-Elektrodeliegtder Nullpunkt der Messkette bei pH8,65±1=pH0

Jede Sonde wird vor der Auslieferunggeprüftundausgemessen.Dergemesse-neNullpunktwirdimmitgeliefertenPrüf-bericht angegeben (nomineller Wert).

Dieser nominelle Wert des Nullpunkteswird imMessumformereingegeben,da-mit die temperaturabhängige Änderungdes pH-Wertes berechnet und kompen-siertwerdenkann.

BeijederKalibrierungwirdderNullpunktneu berechnet. Dieser neu berechnete„aktuelle Wert“ wird dann im Messum-former fürdieaktuellepH-Messungver-wendet.

m Bei der Parametrierung des Messumformers ist darauf zu achten, dass entsprechend der eingesetzten Bezugselektrode der dazugehörige Nullpunkt eingegeben werden muss.

6.3 IsothermenschnittpunktWird das Gesamtpotenzial einer Mess-kette in Abhängigkeit vom pH-Werteiner Messlösung (Produkt) für einebestimmte, konstante Temperatur derMesslösung in einem Diagramm darge-stellt, so erhält man eine Gerade, dieals „Isotherme“ bezeichnet wird. DieSteilheit der Isotherme ist temperatur-abhängig(s.Kap.6.1).Zwei Isothermen,die bei zwei unterschiedlichen Produkt-temperaturen ermittelt wurden, habenjeweils eine unterschiedliche Steilheit(Steigung)undsomiteinenSchnittpunkt.

Abb.4 Isothermenschnittpunkt

MT0063_2D


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DerSchnittpunktzweierIsothermenwirdals Isothermenschnittpunkt bezeichnet,imweiterenVerlaufderBetriebsanleitungIsothermenpunktgenannt.

DieKoordinatendesIsothermenpunktesim Isothermen-Diagramm werden mitpHisundUisbezeichnet.

BeidenhiererwähntenpH-SondenliegtderIsothermenpunktbeipH1,35±1=pHis.DieserWertbleibtüberdieLebens-dauerderSondekonstant.

Der Wert vonUis ist abhängig von dereingesetztenBezugselektrode.

Der Isothermenpunkt muss im Mess-umformer parametriert werden, damitdie temperaturabhängigeÄnderungdespH-Wertes berechnet und kompensiertwerdenkann.

Bei Verwendung einer SilberAcetat-Elek-trodesinddiepH-WertevonIsothermen-punktundNullpunktgleich.Dahermussder Isothermenpunkt bei Verwendungeiner SilberAcetat-Elektrode nicht para-metriert werden. Es muss nur der immitgelieferten Prüfbericht angegebenenominelleWertdesNullpunktesimMess-umformereingegebenwerden.

BeiVerwendungeinerSilberChlorid-Elek-trodesinddiepH-WertevonIsothermen-punktundNullpunktnicht gleich.Dahermuss der Isothermenpunkt bei Verwen-dung einer SilberChlorid-Elektrode imMessumformer parametriert werden.AbhängigvomeingesetztenMessumfor-mer ist für den Isothermenpunkt einerder beiden Koordinaten Uis oder pHiseinzugeben. Deren nominellen Wertesind immitgeliefertenPrüfberichtange-geben.WenndieseWertenichtzurHandsind,reichtesaus,stattdessenfolgendeWertezuverwenden:

Uis=420mVoderpHis=1,35pH

BeimanchenGerätenmüssenauchbei-deWerteeingegebenwerden.

BeihöherenAnforderungenandieMess-genauigkeit, insbesondere bei höherenTemperaturen, empfehlen wir, mit demgemessenen Isothermenpunkt zu arbei-ten. Der Isothermenpunkt kann bei unsimWerk(alsOptiongegenBerechnung)ermitteltwerden.

6.4 Widerstand der MessketteEinmöglichstniedrigerMesselektroden-widerstand ist Voraussetzung für kurzeAnsprechzeiten. Dabei muss derWider-standderMesselektrodekleinersein,alsder Isolationswiderstand zwischen derMesselektrode und dem Sondenkörper.Diese Forderung erfüllt ein relativ nie-derohmigespH-Email inVerbindungmiteinem hochohmigen Schutzemail. Deremaillierte Sondenkörper aus Stahl istzur Ableitung elektrischer Streufeldergeerdet.

Widerstände bei 25 °C n Messelektrode:

abhängigvomSondentyp108-109Ωn Bezugselektrode:max.200kΩn Isolation:≥1012Ω

6.5 DiaphragmawiderstandDer Widerstand des Diaphragmas liegtim Schnitt bei 50 kΩ, max. zulässigsind200kΩ.DerSchliff desDiaphrag-mas ist für minimale Durchlässigkeit(Verlustrate) des Elektrolyten ausge-führt. Bedingt durch den Überdruck imElektrolytsystem ist die Gefahr einerVerschmutzungamDiaphragmasehrge-ring,entsprechendgeringistdaherauchdie Gefahr, dass sich Diffusionspotenzi-aleamDiaphragmabilden.

DasGesamtpotenzialundsomitderpH-Wert wird durch den Diaphragmawider-stand nicht oder nur sehr geringfügigbeeinflusst.

6.6 MessfehlerDer Messfehler von ±0,1 pH resultiertaus der von uns angegebenenToleranzdes Messkettennullpunktes von ca. ±1pH gegenüber dem Isothermenpunkt.Durch Ermittlung des Isothermenpunk-tesundKompensationderDifferenz imMessumformerkanndieGenauigkeitder

Messung noch verbessert werden. DerIsothermenpunktkannbeiuns imWerk(alsOptiongegenBerechnung)ermitteltwerden.

6.7 AlkalifehlerDerzulässigeMessbereicherstrecktsichvomniedrigstenpH-WertbispH10.ÜberpH 10 verursacht der Alkalifehler eineAbweichung,diemitzunehmenderTem-peraturundNa+-Konzentrationsteigt.

6.8 Zeitverhalten bei pH-ÄnderungElektrochemischeVorgängeanderMess-elektrodenoberfläche und die Zeitkon-stantedesMesskreisesbestimmendasZeitverhalten der Messsonde bei pH-Änderungen.BishinzustarkalkalischenWertenstelltsichdaselektrochemischeGleichgewicht so schnell ein, dass derEinfluss der elektrischen Größen desMesskreises auf die Einstellzeiten über-wiegt.

Die Anzeigegeschwindigkeit bei sprung-haften Änderungen des pH-Wertes be-schränkt im Allgemeinen den Messein-satz nicht. Die Endanzeige wird meistnach einigen Sekunden erreicht. Ledig-lichüberpH8dauertesca.eineMinutebisdieEndeinstellungerreichtist.Dieseauch bei Glaselektroden auftretendeVerzögerungwirddurchIonenaustausch-prozesse an der Elektrodenoberflächeverursacht.

6.9 Zeitverhalten beiTemperaturänderungen

AuchbeipH-Messungenmitsichändern-den Produkttemperaturen soll sich dasPotenzialderpH-Sondemöglichsthyste-resefreieinstellen.

Konstruktiv bedingt reagiert die Mess-elektrodebeiTemperaturschwankungenschneller als das Pt100 in der Sonde.Die hierdurch verursachte maximaleAbweichung liegt bei einer Temperatur-änderung bis zu 1°C/min unter 0,1 pH.Voraussetzung dafür ist, dass der ge-naue Isothermenpunkt der MessketteimMessumformereingegebenwird.DerIsothermenpunktkannbeiuns imWerk(alsOptiongegenBerechnung)ermitteltwerden.


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160

140

120

100

80

60

40

20

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

pH

°C

7 Einsatzgrenzen

7.1 Chemische BeständigkeitAlsbeständiggiltEmail,wennderKorro-sionsabtragproJahrwenigerals0,1mmbeträgt.BeidiesemWerthandeltessichumeinenDurchschnittswert,der inVer-suchennachDIN-ISOermitteltwirdundinsogenannten ISO-Korrosionskurven dar-gestelltwird.FürdieBeständigkeitunse-rerpH-Sondenistdasgelbe,pH-sensitiveEmail (pH-Email)maßgebend,dadiesesEmail eine geringere Beständigkeit alsunserPfaudlerStandard-Emailaufweist.Eine genaue Aussage zur Beständigkeitkann nur getroffen werden, wenn derAnwendungsfall bekannt ist und Kor-rosionsversuche durchgeführt wurden.Weitere Angaben hierüber finden Siein unserer Druckschrift 614 „PfaudlerWerkstoffeimStahlverbund“.

7.2 TemperaturDie zulässige Produkttemperatur istabhängig vom pH-Wert. Die maximalzulässige Produkttemperatur beträgt140°C . Den zulässigen Temperaturein-satzbereich entnehmen Sie der Abbil-dung6.

Bei Produkttemperaturen über 100°Cist der Druck in der Elektrolytstreckeüber den Dampfdruck zu erhöhen,um das Sieden des Elektrolyts zu ver-meiden und eine Unterbrechung derElektrolytstrecke durch Gasblasen zuverhindern. Wegen des ansteigendenMesselektrodenwiderstandes bei fal-lender Temperatur und der damit ver-bundenen Anzeigeverzögerung liegt dieuntere Temperaturgrenze bei 0°C. DiepH-Sondenkönnenjedochbedingtdurchdie Zusammensetzung des Elektrolytsbis –5°C im Reaktor bleiben. Bei Tem-peraturen bis –30°Cmischen Sie bitteStandardelektrolyt1:1mitEthylenglykol(siehehierzuauchTabelle5.8aufSeite9.)

Abb.5 ISO-KorrosionskurvevonpH-Email

Abb.6 EinsatzbereichderpH-Sonden

EinsatzbereichbeieinerMessgenauigkeitvon:<±0,1pHbei0,1nNa+

Die Email pH-Sonde ist temperatur-schockfestbis∆Tmax.120°C(Tempe-raturdifferenz Produkt – Sonde). Nachden ersten 5-10 Temperaturwechseln

kann es jedoch zu einer geringen Null-punktverschiebung kommen, die miteinerEinpunktkalibrierung(s.Kap.10.10)behobenwerdenkann.


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7.3 pH-BereichDen pH-Einsatzbereich entnehmen Siebitte der Abbildung 6. Einschränkun-gen ergeben sich durch die chemischeBeständigkeit (s. Kap. 7.1) und durchden Alkalifehler (s. Kap. 6.7). LängererEinsatz im hochalkalischen Bereich istzu vermeiden, da die Sonden sonst imneutralenundsaurenBereichanfänglicheine längere Einstellzeit benötigen. ImpH-Bereich unter pH 8 regeneriert sichdieSondesehrschnellwiederbeiTem-peraturenüber50°C.

7.4 DruckSondenmitFlanschenbiseinschließlichDN150 sind für einen Betriebsdruckvon –1 bis +15 bar geeignet. SondenmitFlanschenabDN200sind füreinenBetriebsdruckvon–1bis+10bargeeig-net Ein höherer Betriebsdruck ist nichtzulässig.

Die Elektrolytgefäße sind standardmä-ßigfüreinenmaximalenInnendruckvon10bar zugelassen.DasN-Gefäß ist, alsSonderausführung,auchfüreinenmaxi-malenInnendruckvon16barlieferbar.

Die Angaben auf dem Typenschild sindmaßgebend, für welche Druckstufe einElektrolytgefäßgeeignetist.EinhöhererInnendruckistnichtzulässig.

ImBetriebmussderDruckinderSonde(= Druck im Elektrolytgefäß) mindes-tens1barüberdemmaximalmöglichenBetriebsdruck bzw. dem temperaturab-hängigen Dampfdruck in der Sonde lie-gen.Soistsichergestellt,dasskeinPro-dukt durch denDiaphragmaspalt in dieSondeeindringenkannunddasElektro-lytsystem verstopft. Außerdem wird sogewährleistet,dassderDiaphragmaspaltimmer mit Elektrolyt benetzt bleibt.EineDruckregelung istnichtnotwendig.Einmal auf den höchsten Prozessdruckeingestellt,isteinAnpassendesSonden-innendrucks nicht nötig. Ein Differenz-druck von mehr als 1 bar ist zulässig,jedoch nur bis zum max. Innendruck,führtaberzueinemhöheremElektrolyt-verbrauch.

m Wenn die Sonde im Behälter oder in der Rohrleitung unter Pro-zessdruck steht, muss sichergestellt sein, dass der Druck im Elektrolyt-system ständig um mindestens 1 bar über dem Prozessdruck liegt. Ansonsten besteht die Gefahr, dass Produkt durch den Diaphragmaspalt in die Sonde eindringt und die Elek-trolytstrecke verstopft.

7.5 Ungeeignete Produkten In wasserfreien Produkten (Wasser-

anteil<1%)isteinezuverlässigepH-Messungnichtmöglich.

n AllefluoridhaltigenProdukteunterpH6führenzustarkerKorrosion.

n Produkte die stark hygroskopisch(wasserbindend)sindunddieÜberla-gerungdesleerenReaktorsoderderRohrleitungmit trockenemStickstoffführen zur Entwässerung der Quell-schicht und damit zum Verlust derSteilheit, der jedoch durch Formie-rung der pH-Sonde beseitigt werdenkann(s.Kap.10.2).

Beispiele für die richtige Druckeinstellung:1. DruckimBehälter: 4 bar max.Dampfdruck: 1 barbei100°CBetriebstemperaturMindestinnendruck:5 bar

2. DruckimBehälter: 2 barmax.Dampfdruck: 4 barbei140°CBetriebstemperaturMindestinnendruck:5 bar


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8 pH-Messumformer undZubehör für pH-Sonden

8.1 Von Pfaudler zugelassene pH-Messumformer

AlspH-Messumformerdürfennurgeeig-nete Geräte verwendet werden, die fol-gendeMerkmaleerfüllenmüssen:n Der Eingang muss hochohmig sein,

Ri≥1012 Ωn DerfürdieSondegültigeNullpunktund

der Isothermenpunkt müssen para-metrierbarsein.

DieProgrammierungderMessumformererfolgtnachdenBetriebsanleitungenderHersteller.

m Wenn die Sonde im Produkt eingetaucht ist, dürfen der Mess-umformer oder der Trennverstärker nicht länger als 1-2 Stunden vom Netz getrennt werden. Ansonsten kann es durch Polarisation zu einer Nullpunktverschiebung kommen, die außerhalb des Einstellbereiches des Messumformers liegt. Sollte eine längere Trennung erforderlich sein, so ist unbedingt der Messstromkreis an der Sonde zu unterbrechen, ent-weder durch Abziehen des Steckers an der Bezugselektrode oder am Anschlusskasten der Sonde.

8.2 TrennverstärkerZwischenderSondeunddemMessum-formersollausGründenderBetriebssi-cherheit und zur Minimierung von Stö-rungen ein Trennverstärker geschaltetwerden.DieserbewirkteinegalvanischeTrennung von Eingang und Ausgangsowie eine Impedanzwandlung.Der Ein-gangswiderstand liegt bei 1013Ω. DerAusgangswiderstandbeträgtca.5Ω.BeiEinsatzderSondeninBehältern,Appara-tenoderRohrleitungenausisolierendenWerkstoffenkönnenbeimVorhandenseinvonLösungsmittelnhohePotenzialdiffe-renzenauftreten,dieeineMessungohneTrennverstärker unmöglich machen.WirdeinTrennverstärkermitbestellt, sowird bei N-Sonden der Trennverstärkerbereits werkseitig am ElektrolytgefäßN angebaut. Bei K-Sonden muss derTrennverstärkerkundenseitig,möglichstnahe an der Sonde montiert werden.Der Trennverstärker wird von einemexternemSpeisegerätbzw.einemMess-umformermitinternemSpeisegerätver-sorgt. Am niederohmigen Ausgang desTrennverstärkers lassen sich alle vonPfaudler zugelassenen Messumformeranschließen.

8.3 SpeisegerätFürdieVersorgungdesTrennverstärkerskönnen handelsübliche Speisegeräteeingesetztwerden,diedieerforderlicheLeistung8,5V/10mA,abgebenkönnen.WennEx-Schutzerforderlichist,müssenSpeisegeräte mit eigensicherem Aus-gangeingesetztwerden.Wir empfehlendasSpeisegerätTypWG10A7vonKnick.

8.4 IntegratorStörimpulseaufderLeitungvomTrenn-verstärker zum pH-Messumformer, ver-ursacht durch elektrische oder magne-tische Felder oder durch schnelle undgroße pH-Änderungen im Produkt, kön-nendurcheinenRC-Integrator,derdirektam Eingang des Messumformers ange-schlossenwird,beseitigtbzw.gedämpftwerden (Halbwertzeit ca. 2 s). Der Inte-gratordarfimeigensicherenMessstrom-kreisverwendetwerden,wenndiezuläs-sigeäußereKapazitätnichtüberschrittenwird. Die Integratorkapazität beträgt0,33µF(Teile-Nr.068262-).


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9 Einbau und elektrischerAnschluss der Sonden

9.1 Einbau der Stabsonde inden Behälter

Vor dem Einbau der Stabsonde in denBehälter ist zu prüfen, ob genügendAbstandzumRührwerkbzw.zurBehälter-wandvorhandenist.Fallsnotwendig,sindgeeignete Distanzstücke oder Reduzier-flanschezuverwenden.

DieStabsondeKdarfnursenkrechtmitdem Elektrolytgefäß nach oben, und inLagenbis45°davonabweichend,einge-bautwerden.

DieStabsondeNkanninallenLagenein-gebautwerden,dadurchdenÜberdruckim Elektrolytgefäß jederzeit gewährleis-tetist,dassunabhängigvonderEinbau-lagederSonde,ElektrolytvomElektrolyt-gefäßzurSondefließenkann.

JenachLängesinddieStabsondenmitFlanschenDN50,DN80,DN100,DN150undDN200ausgeführt.FürStutzenmitNennweiten zwischen diesen Wertensind Reduzierflansche in Spezialausfüh-runglieferbar.

Für Behälter, die nicht der DIN 28136entsprechen, sind die Sonden nichtimmerinderpassendenLängelieferbar.IndiesenFällenmusseinelängereSondemit einem Distanzstück eingebaut wer-den,umaufdieoptimaleEintauchlängezukommen(s.Tab.3).InunklarenFällenist eine Rücksprachemit demWerk zuempfehlen.PassendeDistanzstückesindlieferbar.

m Bei Verwendung eigener Reduzierflansche ist darauf zu achten, dass der Deckel, der die Kontaktzone unter dem Anschluss-kasten abdeckt, nicht auf dem Re-duzierflansch aufliegt (s. Abb. 7). Bei Nichtbeachtung kann das Email an der Flanschunterseite beschädigt und die einemaillierten Metallbänder unter-brochen werden.

Abb.7 EinbausituationmitReduzierflansch

MT0010_3D

Kollisionsbereich

Montageablauf:t Flanschdichtungauflegen.t Elektrodenschutzkappeentfernen.t Den Stutzen und die Sonde durch

Einlegen eines Tuches oder einerPTFE-Schürze vor Beschädigungenschützen.Messsondelangsamdurchden Stutzen einführen. Pendelbewe-gungenvermeiden.

t Flanschverbindungenmitdemvorge-schriebenenDrehmoment(s.Tab.1)über Kreuz und gleichmäßig anzie-hen.

Max. Anzugsmomente in Nm bei zulässigen Betriebsdrücken von:

Flansch Schrauben –1 bis +10 bar –1 bis +16 bar

DN50 4xM16 30 30

DN80 8xM16 35 35

DN100 8xM16 35 35

DN150 8xM20 40 40

DN200 8xM20 55

Tabelle 1 Anzugsmomente bei Losflanschverbindungen

m Messsonden des Typs 04 dürfen nicht auf die Diaphragmasch-raube aufgesetzt werden!


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Behältertyp Stutzen Sonden-Abmessungen Mindest-Volumen

DN Bezeichnung D x l1

[mm]

l2

[mm]

l3

[l] [%]K[mm]

N[mm]

– 50 – 38(46)x300 140 485 200 – –

AE63 50 N8* 38(46)x450 140 485 200 55 87

AE100 50 N8* 38(46)x670 140 485 200 68 68

AE160 50 N2N10 38(46)x670 140 485 200 100 62

AE250 50 N2N10 38(46)x800 140 485 200 137 55

AE400 80 N2N10 38(46)x950 140 485 200 214 53

AE630 100 N2N10 83x1150 180 500 215 258 41

AE1000 100 N2N3 83x1400 180 500 215 303 30

AE/BE1600 100 N10 83x1600 180 500 215 454 28

CE1600 100 N3 83x1400 180 500 215 477 30

AE/BE2500 100 N2N3 83x1800 180 500 215 688 27

CE2500 100 N2N3 83x1600 180 500 215 348 14

AE/BE4000 150 N2N3 83x2000 180 505 220 1345 33

CE4000 150 N2N3N10 83x2000 180 505 220 859 21

AE/BE6300 150 N10 127x2500 180 505 220 1762 28

CE6300 150 N2N3N10 127x2500 180 505 220 1244 20

BE8000ø2000 150 N2N3N10 127x3000 180 505 220 1432 18

CE8000ø2000 150 N2N3N10 127x2850 180 505 220 1229 15

BE/CE8000ø2200 150 N2N3N8N10 127x2500 180 505 220 1689 21

BE/CE10000 200 N2N3N8N10 180x2700 180 515 230 1764 18

BE12500 200 N2N3N6N8N10 180x3200 180 515 230 2154 17

CE12500 200 N2N3N6N8N10 180x2700 180 515 230 4319 34

BE/CE16000ø2600 200 N2N3N6N8N10 180x3200 180 515 230 3967 24

BE/CE16000ø2800 200 N2N6N8N10 180x3200 180 515 230 1944 12

BE/CE20000 200 N2N6N8N10 180x3200 180 515 230 6055 30

Tabelle 2 Hauptabmessungen der Sonden mit Zuordnung zu DIN-Rührbehältern

*imAustauschgegenStromstörer

StutzenausführungnachDIN28139,Flanschaus-führungnachDIN28150,AnschlussmaßenachDIN2501,min.PN10.DieStutzenbezeichnungenentsprechendenKatalogblättern.

BehältermitAnkerrührererfordernbeimEinsatzderMesssondespezielleDistanzstücke.IndiesemFallbittenwirumRückfrage.

Abb.8 HauptabmessungenbeiDIN-Rührbehältern

MT0025_2

l1 =Einbaulängel2 =Mindesteintauchtiefel3 =HöheabFlanschunterseite

(AusführungK/N)D =Sondenrohr-DurchmesserDN=NennweiteBehälterstutzen

bzw.Sondenflansch

l 2

DN

D

l 3

l 1


17

Abb.9 HauptabmessungenbeiPfaudlernorm-Behältern

MT0051_1

l1 =Einbaulängel2 =Mindesteintauchtiefel3 =HöheabFlanschunterseite

(AusführungK/N)l4 =LängeDistanzstückD =Sondenrohr-DurchmesserDN=NennweiteBehälterstutzen

bzw.Sondenflansch

**ReduzierflanschinSpezialausführung

SchrägeStutzenbeiBehälternT100-T800

StutzenausführungnachDIN28139,Flanschaus-führungnachDIN28150,AnschlussmaßenachDIN2501,min.PN10.DieStutzenbezeichnungenentsprechendenKatalogblättern.

BehältermitAnkerrührernerfordernbeimEinsatzderMesssondespezielleDistanzstücke.IndiesemFallbittenwirumRückfrage.

l 1

DN

l 3l 4

l 2

D

Tabelle 3 Hauptabmessungen der Sonden mit Zuordnung zu Pfaudlernorm-Behälter

Behältertyp Stutzen Sonden-Abmessungen Mindest-Volumen

DN Bezeichnung D x l1

[mm]

l2

[mm]

l3 DN x l4

[mm] [l] [%]K[mm]

N[mm]

L160 50 P 38(46)x670 140 485 200 n. e. 97 60

DG100 50 O 38(46)x450 140 485 200 n. e. 97 97

DG250 50 R 38(46)x670 140 485 200 n. e. 178 71

DG500 50 OS 38(46)x670 140 485 200 n. e. 328 65

DG800 50 OS 38(46)x950 140 485 200 50/80x45** 528 66

T100 50 P 38(46)x450 140 485 200 50x70 78 78

T200 50 P 38(46)x450 140 485 200 n. e. 162 81

T300 50 P 38(46)x670 140 485 200 50x30 171 57

T500 50 P 38(46)x670 140 485 200 50x110 303 60

T800 50 P 38(46)x950 140 485 200 50/80x45** 378 47

E1200 100 OR 83x1150 180 500 215 100x120 540 45

E2000 100 OR 83x1400 180 500 215 100x100 681 34

E3000 100 NORT 83x1600 180 500 215 100x100 886 29

E4000 100 NORT 83x1800 180 500 215 n. e. 1200 30

E6000 100 NOT 83x2150 180 500 215 n. e. 1732 29

E8000 100 NOST 83x2150 180 500 215 n. e. 3533 44

E12500 150 PV 127x3000 180 505 220 n. e. 1894 15

E16000 200 OU 180x3200 180 515 230 n. e. 2951 18

E20000 200 OU 180x3200 180 515 230 n. e. 5768 29


18

9.2 Einbau der Stabsonde in dieRohrleitung

DieStabsondeKdarfnur senkrechtmitdem Elektrolytgefäß nach oben, und inLagenbis45°davonabweichend,einge-bautwerden.

EsgibtdreiEinbaumöglichkeiten:

DieStabsondeNkanninallenLagenein-gebautwerdendadurchdenÜberdruckimElektrolytgefäßjederzeitgewährleistetist,dassunabhängigvonderEinbaulagederSonde,ElektrolytvomElektrolytgefäßzurSondefließenkann.

1. Einbau in ein T-StückBeiBestimmungdererforderlichenSon-denlängeundFlanschmaßesinddieVer-hältnissevorOrtzuberücksichtigen.DieSondemuss so lang sein, dass das pH-Email vollständig mit Produkt bedecktwird.

2. Einbau in einen 90°-Krümmer miteinem zusätzlichem StutzenBeiBestimmungdererforderlichenSon-denlängeundFlanschmaßesinddieVer-hältnissevorOrtzuberücksichtigen.DieSondemuss so lang sein, dass das pH-Email vollständig mit Produkt bedecktwird.

3. Einbau in eine Pfaudler-Einbau-armatur aus GFK mit SpülanschlussDie Einbauarmatur ist standardmäßigin den angegebenen Maßen lieferbar,Teile-Nr. 383 127-. Einbauarmaturen inanderen Abmessungen sind auf Anfragelieferbar.

ZulässigeAnzugsmomentesieheTabelle1

Abb.10 EinbauinT-Stück Abb.11 Einbauin90°-Krümmer Abb.12 EinbauinEinbauarmatur

MT0062_1

DN50

480

200

DN80

DN25

DN

150

I

DND

DN

150

I

DND


19

9.3 Einbau der Ringsonde in eine Rohrleitung

DieRingsondekann in jederLageeinge-baut werden, vorzugsweise jedoch insenkrechterLage.

m Bei waagerechten Rohrleitun-gen ist darauf zu achten, dass beim Betrieb der Sonde das pH-Email und das Diaphragma komplett mit Pro-dukt bedeckt sind, da es sonst zu Fehlmessungen kommt.

BeimEinbauinnichtleitfähigeRohrleitun-gen, z.B. emaillierte Rohre oder Kunst-stoffrohre, müssen leitfähige (schwarze)Dichtungenverwendetwerden.

Bei leitfähigen Rohrleitungen müssen,wegen der Gefahr von Elementbildung,nichtleitfähige (weiße) Dichtungen einge-setztwerden.ZulässigeAnzugsmomentesieheTabelle1.

9.4 Installation K-GefäßDasK-GefäßwirdbereitswerkseitigdirektaufdemSondenkopfmontiert.Somitent-fällteineMontagevorOrt.

m Die Kunststoffverschraubun-gen dürfen nicht durch Metallver-schraubungen ersetzt werden. Im gesamten Elektrolytbereich sind Metallteile nicht zulässig! Für die letzten 50 cm der Druckluftleitung darf nur Kunststoffleitung verwendet werden.

Grund:In metallischen Rohrleitungen kann sichElektrolytkondensatbildenundeineleitfä-higeVerbindungzurMassebilden,waszueinerPotenzialverfälschungführt.

9.5 Installation N-GefäßDas N-Gefäß muss senkrecht und mög-lichst nahe neben der Stabsonde, bzw.der Ringsonde, montiert werden, max.Entfernung10m.

DasElektrolytgefäßundderSondenkopfwerden mit einem VerbindungsschlauchausPPverbunden(Lieferlänge10m).DieSchlauchverschraubungen anGefäß undSondenkopf ermöglichen eine einfacheBefestigung des VerbindungsschlauchesohneWerkzeug.

m Die Kunststoffverschrau-bungen dürfen nicht durch Metall-verschraubungen ersetzt werden. Im gesamten Elektrolytbereich sind keine Metallteile zulässig! Für die letzten 50 cm der Druckluftleitung darf nur Kunststoffschlauch verwen-det werden.

Grund:In metallischen Rohrleitungen bzw. Ver-schraubungenkann sich kann sichElek-trolytkondensatbildenundeineleitfähigeVerbindungzurMasseherstellen,waszueinerPotenzialverfälschungführt.

WirddasElektrolytgefäßimFreienoderanfeuchtenBetriebsstätteninstalliert,soistes zweckmäßig, das Elektrolytgefäß unddieelektronischenGeräteineinemSchutz-kasten(alsOptionlieferbar)zumontieren.AndernfallskönnenFeuchtigkeitsbrückenoderFrostdieMessungstören.BeiMon-tageimFreienmusszurVermeidungvonKondensatbildung bei Taupunktunter-schreitungeineSchutzkastenheizungvor-gesehenwerden.

DieBezugselektrodenkönnenbeiTempe-raturenunterdemGefrierpunktausfallen.


20

9.6 Elektrischer Anschluss der Stabsonde K

FürdenelektrischenAnschlussderSondeandenMessumformeristderAnschluss-plan und die Betriebsanleitung des ver-wendeten Messumformers maßgebend.Entsprechende Anschlusspläne, für dievon Pfaudler zugelassenen Geräte, sindbeiunserhältlich.

DieSonde istmiteinemKabel,Mindest-querschnitt 6 mm2 von der Erdungs-klemmederSondeaufmöglichstkurzemWeg mit dem Potenzialausgleich desBehältersoderderRohrleitungzuverbin-den.

DieVerbindungvonderSteckbuchseamAnschlusskasten der Sonde zum Mess-umformer oder zum TrennverstärkererfolgtdurchdasPfaudlerAnschlusskabel(pH-Kabel). Steckverbindung herstellen:DenStecker inderBuchserichtigpositi-onierenunddrückenbisereinrastet.DiePG11-Spiralverschraubung öffnen unddie Schutzhülse unter Drehen bis zumAnschlag auf die Buchse aufschieben.Schutzhülse festhalten und die PG-Ver-schraubungvonHandanziehen.

Bei der Stabsonde K sind die beidenAnschlüssederMessketteaufdieSteck-buchseimAnschlusskastengelegt.Somitwird das kompletteMesssignal und dasPt100-Signal durch das pH-Kabel zumMessumformer oder zum Trennverstär-kerübertragen.

Die Adernbelegung für das Pfaudler-Anschlusskabel ist imKapitel9.10zufin-den.

m Um jegliche Potenzialver luste zu vermeiden, ist darauf zu ach-ten, dass keine Feuchtigkeit in den Stecker oder die Buchse gelangt. Gegebenenfalls sind beide Teile mit einem Heißluftgerät zu trocknen.

DieVerbindungvomTrennverstärkerzumMessumformerkannmitStandard-Signal-leitungendurchgeführtwerden.

*

Abb.13 AnschlussschemafürStabsonde„K“mitTrennverstärker

MT0020_3D

*

Abb.14 AnschlussschemafürStabsonde„K“ohneTrennverstärker

MT0019_2D

1

2

4

6

53

*nichtimLieferumfang

1 DruckluftoderStickstoff2 Potenzialausgleich(PAL)3 PfaudlerAnschlusskabel4 Trennverstärker5 pHMessumformer

6 Netzgerät7 Netz8 Netz9 Stromausgang

8

7

9

5

6

43


1 DruckluftoderStickstoff2 Potenzialausgleich(PAL)3 PfaudlerAnschlusskabel

4 pHMessumformer5 Netz6 Stromausgang

2

1


21

9.7 Elektrischer Anschluss der Stabsonde N

FürdenelektrischenAnschlussderSondeandenMessumformeristderAnschlussplanunddieBetriebsanleitungdesverwendetenMessumformersmaßgebend.Entsprechen-deAnschlusspläne,fürdievonPfaudlerzu-gelassenenGeräte,sindbeiunserhältlich.

Die Sonde ist mit einem Kabel, Mindest-querschnitt6mm2vonderErdungsklem-mederSondeaufmöglichstkurzemWeg-mit dem Potenzialausgleich des BehältersoderderRohrleitungzuverbinden.

Die Verbindung von der Steckbuchse amAnschlusskastenderSondezumMessum-former oder zum Trennverstärker erfolgtdurchdasPfaudlerAnschlusskabel(pH-Ka-bel). Steckverbindung herstellen: Den Ste-ckerinderBuchserichtigpositionierenunddrückenbisereinrastet.DiePG11-Spiralver-schraubungöffnenunddieSchutzhülseun-terDrehenbiszumAnschlagaufdieBuchseaufschieben.SchutzhülsefesthaltenunddiePG-VerschraubungvonHandanziehen.

Bei der Stabsonde N sind die beidenAnschlüsse der Messkette getrennt aus-geführt.DerAnschlussderMesselektrodeistaufdieSteckbuchseimAnschlusskas-tengelegtundwirdvondortzusammenmitdemPt100-SignaldurchdasPfaudler-AnschlusskabelzumMessumformeroderzumTrennverstärkerübertragen.

DerzweiteTeildesMesssignals liegtamfreienEndederBezugselektrodeanundwirdvondort,durcheinimLieferumfangenthaltenes Spezialkabel (Bezugselektro-denkabel)zumTrennverstärkeroderzumMessumformerübertragen.

Die Adernbelegung für das Pfaudler-An-schlusskabelistimKapitel9.10zufinden.

mUm jegliche Potenzialver luste zu vermeiden, ist darauf zu ach-ten, dass keine Feuchtigkeit in den Stecker oder die Buchse gelangt. Gegebenenfalls sind beide Teile mit einem Heißluftgerät zu trocknen.

DieVerbindungvomTrennverstärkerzumpH-Messumformer kann mit Standard-Signalleitungendurchgeführtwerden.

Abb.15 AnschlussschemafürStabsonde„N“mitTrennverstärker

MT0022_3D

Abb.16 AnschlussschemafürStabsonde„N“ohneTrennverstärker

MT0021_2D

*

*



1

4 6

53

8

7

9

2

25

6

43

1




4 pHMessumformer5 Netz6 Stromausgang

7


22

*

*

Abb.17 AnschlussschemafürRingsondemitTrennverstärker

MT0054_2D

Abb.18 AnschlussschemafürRingsondeohneTrennverstärker

MT0053_1D

9.8 Elektrischer Anschluss der Ringsonde

FürdenelektrischenAnschussderRings-ondegeltensinngemäßauchdieAusfüh-rungenimKapitel9.7.




1

4 6

5

3

8

7

9

2



4 pHMessumformer5 Netz6 Stromausgang7 Bezugselektroden-Kabel

1

43

5

6

2

7


23

Abb.19 AnschlussplanfürTrennverstärkermitStabsondeKundPt100in3-Leiterschaltung

MT0066_1D

Abb.20 AnschlussplanfürTrennverstärkermitStabsondeNbzw.RingsondeundPt100in3-Leiterschaltung

MT0067_1D

KlemmenbelegungamTrennverstärker1 Eingang02 Eingang±3 nichtbelegt(Blindklemmen)4 nichtbelegt(Blindklemmen)

KlemmenbelegungamTrennverstärker1 Eingang02 Eingang±3 nichtbelegt(Blindklemmen)4 nichtbelegt(Blindklemmen)

1

2

5

6

8 7

3 4

2

1

9

8

5

3

4

6

1

2

3

4

5

– +

5 Ausgang±6 Ausgang07 Hilfsenergie+8 Hilfsenergie–

zurMesssonde

zumSpeisegerät

zumMessumformer

zurMesssonde

zumSpeisegerät

zumMessumformer

5 Ausgang±6 Ausgang07 Hilfsenergie+8 Hilfsenergie–

zurBezugselektrode

9.9 Elektrischer Anschluss Trenn-verstärker

DervonunsempfohleneTrennverstärker,Typ 82G von Knick, benötigt eine Hilfs-energievon8,5V/10mA.FürdieStrom-versorgunggibteszweiMöglichkeiten:n Versorgungdurcheingeeignetes,se-

parates Speisegerät. Wir empfehlendas Speisegerät Typ WG10A7 vonKnick.

n VersorgungdurcheinimMessumfor-merintegriertesSpeisegerätmitaus-reichenderLeistung.

Die Adernbelegung für das pH-Kabel istimKapitel9.10zufinden.


24

9.10 Pfaudler-AnschlusskabelDas Pfaudler-Anschlusskabel (pH-Kabel)ist ein fertig konfektioniertes Kabel, mitdem das pH-proportionale MesssignalvonderSondezumMessumformerbzw.zumTrennverstärkerübertragenwird.

DasKabel ist speziell ausgeführt für dieÜbertragung sehr hochohmiger Signale.StandardmäßigistdasKabelindenLän-gen3,5und10mlieferbar.

An einem Kabelende ist der Spezialste-ckermontiert,derindieAnschlussbuchseam Anschlusskasten der Sonde passt.Um den Steckeranschluss vor Feuchtig-keit zu schützen verfügt dasKabel über

eineSchutzhülsemitdoppelterO-Ringab-dichtung, die über den Stecker und dieAnschlussbuchsegeschobenwird.

Das andereKabelende ist abisoliert unddie einzelnen Adern sindmit Klemmhül-senbestücktundentsprechendderAbbil-dung21nummeriert.DieAdernbelegungistderTabelle4zuentnehmen.

Abb.21 Pfaudler-Anschlusskabel(pH-Kabel)

MT0052_2

Tabelle 4 Adernbelegung am pH-Kabel

Ader-Nr. 1(Koax) 2(Koax) 3 4 5 6 8 9

Kabelfarbe weiß braun braun grün blau schwarz lila orange

pH K

pH-Elektrode

Bezugselektrode

Pt100 Pt100 Masse Pt100SchirmKoaxialkabel1

SchirmKoaxialkabel2

pH N 1)

pH Ring 1)

pH K dual Bezugselektrode

pH N dual 1)

1) DasPotentialderBezugselektrodewirdseparat,überdasmitgelieferteBezugelektrodenkabel,aufdenMessumformerbzw.Trennverstärkergeführt.

32

14

56

89


25

10 Inbetriebnahme und Kalibrierung

10.1 VorbemerkungNachdem die Sonde entsprechend denAngaben in Kapitel 9 installiert undangeschlossen worden ist, erfolgt dieInbetriebnahme im Wesentlichen in vierSchritten:t FormierungderSonde(s.Kap.10.2).t Befüllung des Elektrolytgefäßes, Ein-

bau der Bezugselektrode und Entlüf-tungderSonde(s.Kap.10.3-10.4).

t Parametrierung des Messumformers(s.Kap.10.5).

t KalibrierungderSonde(s.Kap.10.6-10.11).

Die einzelnen Schritte werden nachfol-gendnähererläutert.

10.2 Formierung der SondeVor der Inbetriebnahme muss die Son-de formiert werden. Dadurch wird anderOberflächedespH-EmailseineQuell-schicht aufgebaut. DieseQuellschicht isteinewichtige Voraussetzung dafür, dassdie Messkette einen stabilen Nullpunkthat.

ZurFormierungderSondegibtes2Mög-lichkeiten:n Die Sonde wird 24 Stunden gewäs-

sert.Oder, wenn das Verfahren beschleunigtwerdensolln DieSondewirdeineStunde in leicht

angesäuertemWassergekocht.

DieFormierungkannimoderauchaußer-halb desBehälters bzw. der Rohrleitungdurchgeführtwerden.

10.3 K-Ausführung: Befüllung, Entlüftung und Einbau der Bezugselektrode

Die zulässige Umgebungstemperatur fürdasElektrolytgefäßbeträgt0bis+50°C.Grundsätzlich soll das K-Gefäß nur beiProdukttemperaturen unter 80°C undohne Prozessdruck befüllt werden. Istdies nicht möglich, sollte der Befüllvor-ganghöchstenszweiMinutendauern.

UmeineeinwandfreieelektrischeVerbin-dungzwischenderBezugselektrodeunddemDiaphragmaherzustellenisteinebla-senfreieElektrolytstreckeerforderlich.

Als Elektrolyt wird vorzugsweise KCleingesetzt, in Sonderfällen auch K2SO4(s.Kap.5.7).

Um die einwandfreie und dauerhafte Funktion der Sonden zu gewährleis-ten, darf nur Pfaudler-Elektrolyt ver-wendet werden.

Ablauf von Befüllung und Entlüftungt Verschlussstopfen an der T-Ver-

schraubung oben am Elektrolytge-fäß entfernen. Durch die ÖffnungElektrolytbiszurMarkierungeinfüllen(maximaleFüllmenge0,7l).

t DiemitgelieferteBezugselektrodeindieEinfüllöffnung einschrauben und dasBezugselektrodenkabelaufstecken.

t DasElektrolytgefäßmitDruckbeauf-schlagen. Die Elektrolytstrecke fülltsichmitElektrolyt.

t Einen Schlauch auf die Entlüftungs-schraube aufstecken und denSchlauch in eine saubere Flaschehalten. Die Entlüftungsschraubeum ca. eine Umdrehung öffnen undsolange offen lassen bis der Elektro-lyt blasenfrei austritt. Dann die Ent-lüftungsschraube wieder schließen.Achtung: Die Entlüftungsschraube,wennmöglich, nur von Hand öffnenundschließen.

t Den restlichen Elektrolyt im Bereichder Entlüftungsschraube, der Einfüll-öffnung und der VerschraubungensorgfältigmitWasserentfernen.

t Den erforderlichen Betriebsdruck imElektrolytgefäß nach Kapitel 10.13einstellen und alle Details auf Dicht-heit prüfen, um ElektrolytbrückenzumStahlflanschzuvermeiden.Elek-trolytbrücken verfälschen das Mess-ergebnis.

m Bei Produkttemperatur über 80 °C darf die Sonde nicht entlüf-tet werden, da bei längerem Durch-strömen von kaltem Elektrolyt die Gefahr einer Schockbeschädigung des Diaphragmas besteht.


26

10.4 N- und Ring-Ausführung: Befüllung, Entlüftung und Einbau der Bezugselektrode

Die zulässige Umgebungstemperatur fürdasElektrolytgefäßbeträgt0bis+50°C.

UmeineeinwandfreieelektrischeVerbin-dungzwischenderBezugselektrodeunddem Diaphragma herzustellen, ist eineblasenfreieElektrolytstreckeerforderlich.

Als Elektrolyt wird vorzugsweise KCleingesetzt, in Sonderfällen auch K2SO4(s.Kap.5.7).


Ablauf von Befüllung und Entlüftungt Verschlussschraube aus der Einfüll-

öffnungentfernenunddurchdieÖff-nung Elektrolyt bis zur Markierungeinfüllen (maximale Füllmenge 1,7 l).Verschlussschraubewiedereindrehen.

t Verschlussschraube aus einer derdrei Einbauöffnungen entfernen, diemitgelieferten Bezugselektrode ein-schraubenunddaslosemitgelieferteBezugselektrodenkabel aufstecken.(BeiderAusführungmitTrennverstär-ker ist das Kabel bereits am Trenn-verstärkerangeschlossen)

t DasElektrolytgefäßmitDruckbeauf-schlagen. Die Elektrolytstrecke fülltsichmitElektrolyt.

t Einen Schlauch auf die Entlüftungs-schraube aufstecken und denSchlauch in eine saubere Flaschehalten. Die Entlüftungsschraubeum ca. eine Umdrehung öffnen undsolange offen lassen bis der Elek-trolyt blasenfrei austritt. Dann dieEntlüftungsschraubewiederschließen.Achtung: Die Entlüftungsschraube,wennmöglich, nur von Hand öffnenundschließen.

t Den restlichen Elektrolyt im Bereichder Entlüftungsschraube, der Einfüll-öffnung und der VerschraubungensorgfältigmitWasserentfernen.

t Den erforderlichen Betriebsdruck imElektrolytgefäß nach Kapitel 10.13einstellen und alle Details auf Dicht-heitprüfen,umElektrolytbrückenzumStahlflanschzuvermeiden.Elektrolyt-brücken verfälschen dasMessergeb-nis.

m Bei Produkttemperatur über 80 °C darf die Sonde nicht entlüftet werden, da bei längerem Durch-strömen von kaltem Elektrolyt die Gefahr einer Schockbeschädigung des Diaphragmas besteht.

10.5 Parametrierung des pH-Messumformers

Bevor die Kalibrierung durchgeführtwerdenkann,müssendiesondenspezifi-schenKennwerteSteilheit,NullpunktundIsothermenpunkt sowie anwenderspezi-fische Einstellungen im Messumformereingegeben (parametriert) werden. DieKennwerte sind im mitgelieferten Prüf-berichtangegeben. InderTabelle4sindeinige Parameter aufgeführt, die einzu-geben sind. Diese Liste erhebt keinenAnspruchaufVollständigkeit.Maßgebenddafür,welcheParametereinzugebensind,istdieBetriebsanleitungdeseingesetztenMessumformers sowie die Anforderun-gendesAnwenders.Abhängigvomeinge-setztenMessumformererfolgtdieEingabeder Parameter sowohl im Parametrier-modusalsauchimKalibriermodus.

Parameter einzustellender Wert auszuwählende Option

Steilheit WertausPrüfberichteingeben –

Nullpunkt WertausPrüfberichteingeben –

Isothermenpunkt WertausPrüfberichteingeben(wennSilberChloridel-Elektrodeeinge-setztwird)odergleichNullpunkt(wennSilberAcetat-Elektrodeeingesetztwird)

AnzuzeigendeGröße – pHTemperaturkompensation – automatisch

Temperatursensor – Pt100

Stromausgang 0-20mAoder4-20mA pHoderTemperatur

Tabelle 5 Parametrierung


27

10.6 Was heißt Kalibrierung?Unter Kalibrierung versteht man dieAnpassung des Messumformers an dieKennliniederpH-Sonde.

Die Messkette der pH-Sonde liefert einPotenzial,dasvondenchemischenEigen-schaftenundderTemperaturdesProduk-tes abhängt. Der Messumformer misstdiesesPotenzialundberechnetausdemMesswert den aktuellen pH-Wert. DasPotenzial der Messkette und somit derpH-WertwerdendurchverschiedeneFak-torenbeeinflusst,z.B.durchdasaktuellePotenzialderBezugselektrodeoderdurchunvermeidlicheExemplarstreuungen.Die-se, zumTeil prinzipiell nicht erfassbarenFaktoren,werden durch die KalibrierungderSondeweitestgehendeliminiert.

10.7 KalibriermethodenIn der pH-Messtechnik sind folgendeKalibriermethodenbekannt:n KalibrierungdurchDateneingabeam

Messumformer (s.Kap.10.8)n Zweipunktkalibrierung

(Kalibrierungmit2PufferlösungenbeigleicherTemperatur,s.Kap.10.9)

n Einpunkt-oderProduktkalibrierung (KalibrierungmitProdukt,s. Kap.10.10)

n AutomatischeKalibrierung(s.Kap.10.11)

Bei der Erstinbetriebnahme und nachlängeren Betriebspausen empfehlen wirimmer eine Zweipunktkalibrierung vor-zunehmen. Die einzelnen Methoden undihre Verwendbarkeit für unsere pH-Son-den werden in nachfolgenden Kapitelnbeschrieben.

10.8 Kalibrierung durch Daten ein-gabe am pH-Messumformer

Diese Kalibriermethode wird danngewählt,wenneineschnelleFunktionsprü-fungderSondedurchgeführtwerdensollund/oderwennkeinehoheMessgenauig-keitgefordertist.

Ablauf der Kalibrierung durch Daten-eingabeJe nach eingesetztem MessumformerwirdderKalibrier-und/oderParametrier-modus aktiviert und die auf dem Prüf-bericht angegebenen Kennwerte derSondeeingegeben.NachBeendigungdesKalibriermodus ist die Sonde betriebs-bereit.

Eine einwandfreie Funktionssicherheitsowie eine definierte Genauigkeit sindmitdieserKalibriermethodejedochnichtgewährleistet.Daherempfehlenwir,nacheiner Kalibrierung durch Dateneingabemöglichst bald eine Zweipunktkalibrie-rungdurchzuführen.

10.9 ZweipunktkalibrierungDie Zweipunktkalibrierung ist die Kali-briermethode, die am häufigsten beiunseren Sonden durchgeführt wird, dadie hiermit erreichbare Messgenauigkeitfür die meisten betrieblichen Anforde-rungen vollkommenausreichend ist undgleichzeitig auch eine gute Funktions-kontrollederpH-Messeinrichtungerreichtwird.

BeiderZweipunktkalibrierungwirdnach-einander, bei gleicher Temperatur, derpH-Wert von zwei verschiedenen Puffer-lösungen gemessen. Das jeweils gemes-seneMesskettenpotenzialwirddanndemjeweiligen pH-Wert zugeordnet. Anhandder beiden pH-Werte und der gemesse-nenProdukttemperatur,werdenimMess-umformerdieWertefürdieSteilheitunddenNullpunktneuberechnet.Mitdiesenneu berechneten Werten wird dann imMessumformerdieautomatischeTempe-raturkompensationdurchgeführt.

Bevor mit der eigentlichen Kalibrierungbegonnen werden kann, müssen einigeVorbereitungengetroffenwerden:n Eine konstante pH-Messung setzt

Gleichgewichtsverhältnisse am Dia-phragmavoraus,d.h.einengleichmä-ßigdurchfeuchtetenSchliff.DaheristdasElektrolytgefäßca.1StundevorBeginnderKalibrierungmitDruckzubeaufschlagen.

n UmeinemöglichstgenaueEinstellungauf die Kennlinie der Messkette zuerreichen,sollendiepH-Wertederbei-denPufferlösungenummindestens3pH von einander abweichen. Für dieZweipunktkalibrierung unserer Son-denempfehlenwirPufferlösungenmitpH3undpH7.

Die erste Messung muss immer mit der Pufferlösung durchgeführt werden, deren pH-Wert am nächsten zum Nullpunkt liegt.

n UmStörungendurchstatischeAufla-dungenzuvermeidenodereventuelleIsolationsfehler zu erkennen, ist esnotwendigdiePufferlösungzuerden,insbesonderewenndasKalibriergefäßausKunststoff ist.ZurErdungistdiePufferlösung über einen Draht mitdemPotenzialausgleichzuverbinden.

n Die Sonde kann sowohl im als auchaußerhalb des Behälters bzw. derRohrleitungkalibriertwerden.AlsKali-briergefäß,fürdieAufnahmederPuf-ferlösung,eignetsichdiemitgelieferteschwarze Schutzkappe. Für die klei-nen Sonden mit Ø 38 mm werden250mlPufferlösungbenötigt.FürdiegroßenSondenmitØ83mmwerden1000 ml Pufferlösung benötigt. Fürdie Kalibrierung im Behälter ist eineTeleskopstangemit angeschraubtemBecher, für die Aufnahme des Kali-briergefäßes,lieferbar.


28

Ablauf der Zweipunktkalibrierungt Sondeformierenundmitdestilliertem

Wasserspülent Sonde in die erste Pufferlösung tau-

chen, das gelbe pH-Emailmuss voll-ständig eingetaucht sein. Luftblasenam Diaphragma bei Typ 03 durchkurzesSchüttelndesBechersentfer-nen.

t DiePufferlösungerdent Am Messumformer den Kalibrier-

modus aktivieren. Dann den ModusZweipunktkalibrierungauswählenunddenpH-WertdererstenPufferlösungeingeben.

t Warten bis der angezeigteMesswertstabil ist und dann die Kalibrierungstarten. Das gemessene Messkette-potenzial ist jetzt dem pH-Wert dererstenPufferlösungzugeordnet.

t WennderersteKalibrierschrittbeen-det ist, pH-Sonde und KalibriergefäßmitdestilliertemWasserspülen.

t SondeindiezweitePufferlösungtau-chen; das gelbe pH-Emailmuss voll-ständigeingetauchtsein.DieTempe-raturderbeidenPufferlösungenmussgleich sein. Luftblasen amDiaphrag-mabeiTyp03durchkurzesSchüttelndesBechersentfernen.

t DiePufferlösungerden.t pH-Wert des zweiten Puffers einge-

ben.WartenbisderangezeigteMess-wert stabil ist, dann die Kalibrierungstarten.Das gemesseneMessketten-potenzial ist jetzt dem pH-Wert derzweitenPufferlösungzugeordnet.

t Wenn die zweite Messung beendetist,musszurÜberprüfungderMess-einrichtungderErdungsdrahtausderPufferlösung gezogen werden. DerpH-Wertdarfsichdannnurummax.±0,1pHändern.Bei einer größerenAbweichungkannein IsolationsfehlerimMesskreis,imReferenzkreis(Elek-trolytgefäß)oderamKabelvorliegen.(s.Kap11.11–Fehlersuche).

t Nach erfolgreicher Kalibrierung denKalibriermodusbeenden

EineZweipunktkalibrierungsollteca.eineWochenachderErstinbetriebnahmeunddannnocheinmalnach4WochendurcheineEinpunktkalibrierungkontrolliertwer-den(s.Kap.10.10).

10.10 EinpunktkalibrierungDie Einpunkt- oder Produktkalibrierungwird durchgeführt, um eine pH-Messungzu überprüfen bzw. zur Qualitätssiche-rung.

Ablauf der EinpunktkalibrierungMit einer geeigneten Vorrichtung wirdeineProduktprobeausdemProzessent-nommen. Von dieser Probe wird dann,miteinemHandgerätoderimLabor,mitdergefordertenGenauigkeitderpH-Wertbestimmt.DersobestimmtepH-WertwirdmitdemamMessumformerangezeigtenWertverglichen.BeikleinerenAbweichun-gen kann der angezeigteWert wie folgtkorrigiertwerden.

Am Messumformer den Kalibriermodusaktivieren. Dann den Modus Einpunktkalibrierung auswählen und den vonHand gemessenen pH-Wert eingeben.Nach Beendigung des Kalibriermodusist der alte pH-Wert durch den „neuen“pH-Wertkorrigiertworden.

BeigrößerenAbweichungenistesratsam,eine Zweipunktkalibrierung durchzufüh-renbzw.diegesamtepH-Messeinrichtungzuüberprüfen.

10.11 Automatische KalibrierungVerschiedenepH-MessumformerverfügenübereinenautomatischenKalibriermodus.Da dieser Modus speziell auf die Eigen-schaftenvonpH-Glassondenabgestimmtist,könnenPfaudlerpH-SondenmiteinerMesselektrodeauspH-sensitivemEmailindiesemModusnichtkalibriertwerden.

10.12 DruckeinstellungAngaben zur richtigen DruckeinstellungsindimKapitel7.4zufinden.

m Wenn die Sonde im Behälter oder in der Rohrleitung unter Pro-zessdruck steht, muss sichergestellt sein, dass der Druck im Elektro- lyt system immer 1 bar über dem Prozessdruck liegt. Ansonsten besteht die Gefahr, dass Produkt durch den Diaphragmaspalt in die Sonde ein-dringt und die Elektrolytstrecke ver-stopft.


29

11 Betrieb und Wartung

11.1 NachkalibrierungDa emaillierte pH-Sonden nicht altern,ist eine Nachkalibrierung eigentlich nurerforderlich, wenn es vorgeschriebeneKalibrierfristen gibt, das Potenzial derBezugselektrodesichveränderthatoderwenn ein Messfehler vermutet wird. Wirempfehlen aber, bei normalem Betrieb,etwa alle 6 Monate nachzukalibrieren.Bei einer Nachkalibrierung wird einegute Reproduzierbarkeit der Messwerteerreicht, wenn eine EinpunktkalibrierungmitdemzumessendenProduktdurchge-führtwird.WieeineEinpunktkalibrierungdurchgeführt wird, ist im Kapitel 10.10beschrieben.

11.2 Nachfüllung des Elektrolyt-gefäßes

Um eine einwandfreie Funktion derMesssonde zu gewährleisten, muss dasElektrolytgefäß immer mit genügendElektrolyt gefüllt sein. Das Ende derBezugselektrode muss immer im Elek-trolyteintauchen,dasonstderMesskreisunterbrochenwird.


Hat der Messumformer einen Prozes-sor,somussvordemBefüllvorgangderKalibriermodusaktiviertunddieFunktionHOLDeingeschaltetwerden.

Ablauf der Befüllung bei einem K-GefäßGrundsätzlich soll der Elektrolyt beieinem K-Gefäß nur bei Produkttempera-turenunter80°CundohneProzessdrucknachgefülltwerden.Istdiesnichtmöglich,sollte der Einfüllvorgang höchstens zweiMinutendauern.t DieDruckluftzufuhrabstellen.t Anschlusskabel von der Bezugs-

elektrodeabziehen.t Bezugselektrode vorsichtig heraus-

drehen, da das Elektrolytgefäß nochunterDruckstehtundderÜberdruckzuerstentweichenmuss.

t Elektrolyt durch die Bohrung für dieBezugselektrode in das Elektrolyt-gefäß bis zur Markierung einfüllen,maximaleFüllmenge0,7l.

FürdieWiederinbetriebsetzung inumge-kehrterReihenfolgevorgehen.Nicht ver- gessen den Kalibriermodus zu deak-tivieren!

Ablauf der Befüllung bei einem N-Gefäßt DieDruckluftzufuhrabstellen.t ElektrolytabsperrhahnuntenamElek-

trolytgefäßschließen.t Einfüllschraube oben am Elektrolyt-

gefäß vorsichtig herausdrehen, dadasGefäßnochunterDruckstehtundder Überdruck zunächst entweichenmuss.

t Elektrolyt durch die Einfüllöffnung indasElektrolytgefäßbiszurMarkierungeinfüllen;maximaleFüllmenge1,7l.

FürdieWiederinbetriebsetzung inumge-kehrterReihenfolgevorgehen.Nicht ver- gessen den Kalibriermodus zu deak-tivieren!

11.3 ElektrolytverbrauchBei einem bar Differenzdruck ist miteinem Verbrauch von 0,1 bis 0,2 ml/hzu rechnen.Bei höheremDifferenzdruckkannderVerbrauchauf5ml/h steigen.Wird ein höherer Verbrauch festgestellt,so empfehlen wir, Kontakt mit unsererAbteilungMesstechnikaufzunehmen.


30

11.4 Überprüfung der Bezugs-elektrode

Die Lebensdauer einerSilberAcetat-Elek-trode beträgt ca. 12 Monate (s. Kap.5.5).

DieLebensdauereinerSilberChlorid-Elek-trode beträgt bei Verwendung von KCl-Elektrolytca.24MonateundbeiVerwen-dungvonK2SO4-Elektrolytca.12Monate(s.Kap.5.5).

Voraussetzung dafür ist, dass die Elek-troden immer im Elektrolyt eingetauchtsind. Nach Ablauf dieser Zeit muss dieBezugselektrode ausgewechselt werdenum einer Nullpunktdrift der Messketteund damit einer Messwertverfälschungvorzubeugen.

BestehtderVerdacht,dasseineBezugs-elektrodeerschöpftist,gibteszweiMög-lichkeitendaszuüberprüfen:1. Mit der zu überprüfenden Bezugs-

elektrodewird, in einer PufferlösungoderinProduktmiteinemkonstantenpH-Wert, eine pH-Messung durchge-führt. Am Messumformer wird derAnzeigemodus mV aktiviert unddie Spannung abgelesen, die dieMesskette liefert. Dann wird die alteBezugselektrode gegen eine neueausgetauscht und die Spannungabgelesen, die die Messkette jetztliefert.WeichendiebeidenWerteummehrals20mVvoneinanderab, soist die alte Bezugselektrode nichtmehrbrauchbar.

2. DiezuüberprüfendeBezugselektrodewirdgegeneineneueBezugselektrodevomgleichenTypgemessen,d.h.eswirddieDifferenzspannungzwischenden beiden Elektroden ermittelt. Beidieser Differenzmessung müssenbeide Elektroden in das Elektrolyteingetaucht sein. Ist die gemesseneDifferenzspannunggrößerals20mV,so istdiealteBezugselektrodenichtmehrbrauchbar.

11.5 Emailprüfung

m Die für emaillierte Teile ge-bräuchliche Oberflächenprü fung mit Hochspannung ist bei emaillierten pH-Sonden nicht zulässig!

Soll der Behälter mit Hochspannunggeprüft werden, so ist die Sonde gegenBeschädigung durch elektrische odermechanischeEinflüssezuschützen.

Das Email der pH-Sonden kannmit denPfaudler-Emailprüfgeräten der TypenCorrosion Detector, PA30W, PMDoder Corrosion Detector Portableauf Korrosion überwacht werden. Wirdein Behälter mit einem der genanntenEmailprüfgeräteüberwacht,werdenauto-matischauchdieeingebautenpH-Sondenmit überwacht. Bei einer Fehlstelle (Kor-rosion oder Pore) im pH-Email fällt diepH-Messung aus, da eine Fehlstelle dieMesselektrodekurzschließt.

m Die Genauigkeit der pH-Mes-s ung wird, je nach Leitfähigkeit des Produkts, durch ein Emailprüfgerät beeinflusst. Es muss daher sicher-gestellt werden, dass pH-Messung und Emailüberwachung nicht gleich-zeitig in Betrieb sind. Die Emailüber-wachung muss daher während der pH-Messung abgeschaltet werden.

11.6 Reinigung und Sterilisierung der Sonden

Email ist gegen Verschmutzung weit-gehend unempfindlich. Es genügt, inbestimmtenAbständendaspH-Emailundden Diaphragmabereich auf Rückständezu überprüfen. Eine Reinigung ist dannerforderlich, wenn Messwertfehler oderträges Einstellverhalten der Sonde zubeobachten sind. Meist lassen sich ver-schmutzte Bereiche mit Wasser, einemLösungsmittelodereinemflüssigen,nichtscheuernden Edelstahlreinigungsmittelsäubern. Keine metallischen oder abra-siven Stoffe verwenden. Bei manuellerReinigungderSondenimoderaußerhalbdes Behälters, darf zum entfernen vonBelägen oder Produktanhaftungen auch5-20%-ige Säure, z. B. HCl, verwen-det werden, allerdings nur bei normalerUmgebungstemperatur.FluorhaltigeSäu-rensindnichtzulässig,dasieEmailsehrstarkangreifen.

m Beim Hantieren mit Säu-ren unbedingt die einschlägigen Unfallverhütungsvorschriften für den Umgang mit gefährlichen Stoffen einhalten.

Die Sonde kann auch im eingebautenZustand, im Behälter oder in der Rohr-leitung im sogenannten CIP-Verfahren(cleaninginplace)gereinigtwerden.


31

Zugelassene CIP-Reinigungsverfahren: n 1,5-2%-igeLauge,max.85°C, max.1hn 1,5%-igeSäure(HNO3),60°C, max.15minn Dampf134°C,max.2h

Bei einer CIP-Reinigung ist zu beachten,dass die zulässigen Laugen- und Säure-konzentrationen sowie die maximaleTemperaturunddieReinigungszeitnichtüberschrittenwerden,dasonstmiteinemverstärkten Angriff auf das pH-Email zurechnenist.

Achtung: Die Korrosion verdoppelt sichbeialkalischerReinigungpro10°CTem-peraturerhöhung.

JenachverwendetemCIP-VerfahrenkanneineNullpunktverschiebungauftreten,dieerst nach längerer Zeit wieder kompen-siertwird.DurcheineFormierungderpH-SondekanndieseNullpunktverschiebunginkürzererZeitbehobenwerden(s.Kap.10.2).

Folgende Medien sind für die Sterili-sierung der Sonden zugelassen:n Produktn Wasserdampfn alkoholischeLösungenn aseptischeLösungen

11.7 Reinigung des Diaphragmas beim Typ 04

Die Diaphragmaschraube bei der Sondevom Typ 04 kann zur Reinigung auchabgeschraubt werden. Um Diffusions-fehler am Diaphragma zu vermeiden istes notwendig, den Innenraum des Dia-phragmas von eventuell vorhandenenElektrolytrückständenzureinigen.DieserFehlerzeigtsichdurchträgesEinstellver-haltenoderschlechteReproduzierbarkeitder Messwerte. Bei Sonden mit demkleinenDiaphragma(Ø38mm)empfeh-lenwiralle6Monate,beiSondenmitdemgroßenDiaphragma(Ø83mm)einmalimJahrdieReinigungdurchzuführen.

Zum Lösen und Anziehen der Diaphrag-maschraube wird ein Spezialwerkzeugbenötigt,dasbeiunserhältlichist:n Teile-Nr.591293-fürMesssonde

Ø38mmn Teile-Nr.591294-fürMesssonde

Ø83mm

DasAnzugsmomentfürdieDiaphragma-schraubebeträgt:n 10 NmfürMesssondeØ38mmn 27 NmfürMesssondeØ83mm


32

Abb.22 ZusammenbauschemaderN-Ausführung

MT0068_2

1

6

7

89310

1112

14

13

15

16

10

9

17

18

512

3

DetailXDiaphragma04

DetailXDiaphragma03

DetailY

1 Druckflansch2 SechskantschraubeM6x1003 Sondenkopf4 Kugelhahn5 Entlüftungsschraube6 O-Ring7 Dichthülse8 Stützring9 O-Ring

10 Faden11 PTFE-Schlauch12 Elektrolytrohr13 O-Ringe14 Distanzring15 Distanzstück16 Sondenkopf-Unterteil17 Glaspuck18 Diaphragmaschraube

4

Sondenlänge [mm]

Elektrolytschlauchkit Teile-Nr.

300 5918931

450bis1000 5918942

1100bis2150 5918953

über2150 5918964

Tabelle 6 Teile-Nr. Elektrolyt schlauch kit

11.8 Montageanleitung für Elektrolyt-schlauchkit bei der Stabsonde N

Bei Potentialverlust durch Undichtigkeitim Sondenkopf oder bei VerstopfungderElektrolytstreckemussderElektrolyt-schlauch ausgewechselt werden. DafürsindElektrolytschlauchkitsinvierLängenlieferbar;sieheTabelle6.

Ein Elektrolytschlauchkit besteht auseinemPTFE-Schlauch(miteingezogenemFaden), auf dem bereits alle erforder-lichenDichtungselementeinderrichtigenReihenfolgeaufgeschobensind.

Ablauf von Aus- und Einbau(die Positions-Nummern beziehen sichaufdieAbbildung22)t DenKugelhahn(4)untenamElektro-

lytgefäßschließenunddieEntlüftungs-schraube(5)amSondenkopfca.eineUmdrehungöffnen.DerVerbindungs-schlauch zwischen Elektrolytgefäßund Sondenkopf muss nicht gelöstwerden.

t Die Schrauben am Sondenkopf (2)herausdrehen und den Druckflansch(1) abnehmen.

t DenSondenkopf(3)abziehenunddenaltenElektrolytschlauchkiteinschließ-lichderDichtungselementemiteinerSpitzzangeausdemSondenkopfhe-rausziehen(s.DetailYoben).


33

t Entlüftungsschraube(5)herausdrehenunddieÖffnungimSondenkopfsowiedie Entlüftungsschraube mit Wasserreinigenundabtrocknen.

t BeiderSonde„Typ04“dieDiaphrag-maschraube(18)mitdempassendenMontagewerkzeugausschrauben.Dia-phragmabereich und Diaphragma-schraube mit Wasser reinigen undtrocknen.

Sonden- Teile-Nr.Durchmesser Montagewerkzeug38mm 591293-83mm 591294-

t Die Diaphragmaschraube und dieSchliffflächenamSondenrohrundander Diaphragmaschraube auf Unver-sehrtheitüberprüfen.

t Bei Beschädigung der Diaphragma-schraubeistdieseauszutauschen.BeieinemSchadenamSondenrohrmussdieSondezurReparaturinsWerkge-schicktwerden.

t Die Diaphragmaschraube von HandeinschraubenundmiteinemDrehmo-mentschlüssel (Teile-Nr. K01 338-)anziehen.Hierbeica.zwei-bisdreimalüberdenKnackpunktgehen.

Sonden- Durchmesser Anzugsmoment38mm 10Nm83mm 27Nm

t BeiderSonde„Typ03“lässtsichderDiaphragmabereich nur von außenreinigen, da der Glaspuck (17) ein-geschrumpftist.

t Das Elektrolytrohr (12) oben amSondenkopfmitWasserreinigenundtrocknen.

t Richtigen Sitz der O-Ringe (13) unddesDistanzringes(14)imSondenkopfüberprüfenunddasDistanzstück(15)in den Sondenkopf einsetzen; sieheDetailYunten.

t Elektrolytrohr leicht mit SiliconfettoderVaselineeinfettenunddenSon-denkopfvorsichtigaufdasElektrolyt-rohr aufsetzen und unter leichtemDrehen auf die O-Ringe aufschieben.Den Sondekopf so drehen, dass dieEntlüftungsschraube richtig positio-niertist(sieheAnsichtA).

t Neues Elektrolytschlauchkit auf dierichtige Länge abschneiden (wirdmit Überlänge geliefert). Als Vorlagedient das alte ausgebauteElektrolyt-schlauchkit. Der PTFE-Schlauch wirdhierbei mit einem scharfen Messerschräg (s. Detail X) von beiden Sei-ten angeschnitten, so dass der Fa-den (10) nicht beschädigt wird. DenFadensoweitkürzen,dasser4-5cmüber das Schlauchende herausragt.Der Schrägschnitt ist wichtig, damitder Elektrolyt einwandfrei aus demSchlauchausfließenkann.

t Die Dichtungselemente (6)-(9) aufdem neuen Elektrolytschlauchkit mitSiliconfettoderVaselineeinfetten.

t Den PTFE-Schlauch abwischen unddurchdieÖffnungamSondenkopfbiszumAnschlagindieSondeschieben.EinzulangerSchlauchmussgekürztwerden.Erkannamschräggeschnit-tenenEndeumknickenundeinenein-wandfreien Elektrolytfluss behindern(s.DetailX).

t Entlüftungsschraube in den Sonden-kopfeindrehen.

t Den Druckflansch aufsetzen und dieSchraubenüberKreuzanziehen.

t Den Kugelhahn unten am Elektrolyt-gefäß und die Entlüftungsschraubeam Sondenkopf öffnen. Sobald derElektrolyt blasenfrei austritt, die Ent-lüftungsschraube wieder schließen.DieSondeistsomitentlüftetundwie-derbetriebsbereit.FürdieEntlüftungsolltederDruckmindestens2-3barbetragen. Vor dem Entlüftungsvor-gang istdarauf zuachten,dassaus-reichendElektrolytimElektrolytgefäßvorhanden ist.DerwährendderEnt-lüftung ausfließende Elektrolyt kannaufgefangen und wieder verwendetwerden,vorausgesetzt,dasseinsau-beresGefäßverwendetwird.


34

Abb.23 ZusammenbauschemaderK-Ausführung

MT0065_2

1 BezugselektrodenkabelmitStecker2 Bezugselektrode3 Druckluftanschluss4 ZylinderkopfschraubeM6x205 Stützring6 Stehbolzen7 Becher8 Sondenkopf9 Entlüftungsschraube10 Anschlusskasten11 VerschraubungPG1112Gewindeflansch13O-Ring14 SechskantschraubenM6x10015 Druckflansch

16 Druckplatte17 O-Ring18 Dichthülse19 Stützring20O-Ring21 Faden22 PTFE-Schlauch23 Elektrolytrohr24 O-Ringe25 Distanzring26 Distanzstück27 Sondenkopf-Unterteil28 Glaspuck29 Diaphragmaschraube

MT0065_2K

1

67

8

9

3

8

11

1214

13

1516

10

29

DetailXDiaphragma04

DetailXDiaphragma03

DetailY

281819

2

67

54

1617181920821

22232425

2627

DetailZ

11.9 Montageanleitung für Elektrolyt schlauchkit bei der Stabsonde K

Bei Potentialverlust durch Undichtigkeitim Sondenkopf oder bei VerstopfungderElektrolytstreckemussderElektrolyt-schlauch ausgewechselt werden. DafürsindElektrolytschlauchkitsinvierLängenlieferbar(s.Tab.6).

Ein Elektrolytschlauchkit besteht auseinemPTFE-Schlauch(miteingezogenemFaden), auf dem bereits alle erforderli-chenDichtungselemente inder richtigenReihenfolgeaufgeschobensind.

Ablauf von Aus- und Einbau(die Positions-Nummern beziehen sichaufdieAbbildung23)t Die Entlüftungsschraube (9) ca. eine

UmdrehungöffnenunddenElektrolytausdemElektrolytgefäßausfließenlas-sen.DerElektrolytkannaufgefangenund wieder verwendet werden, vor-ausgesetzt, dass ein sauberesGefäßverwendetwird.

t Druckluft absperren und den Druck-luftschlauchvonderT-Verschraubung(3) trennen.

t Stecker des Bezugselektrodenkabels(1) von der Bezugselektrode (2) ab-ziehen.

t DenAnschlusskasten(10)öffnen,dasBezugselektrodenkabel von Klemme2abklemmenundausderVerschrau-bung(11)herausziehen.

t Die Schrauben (4) abschrauben undden Stützring (5) etwas anheben.ZuerstdenStehbolzenmitdemdurch-geführtenKabelabschraubenunddenStützring abnehmen.Dann die restli-chenStehbolzen(6)abschrauben.

t Den Becher (7) mit dem Gewinde-flansch (12) unter Drehbewegungennachobenabziehen.DerBecheristimGewindeflansch eingeschraubt; sieheDetailZ.

t Die Schrauben (14) lösen und denDruckflansch(15)unddieDruckplatte(16) abnehmen.


35

t DenBecher und dieDruckplattemitWasserreinigenundtrocknen.

t Sondenkopf(8)abziehenunddasalteElektrolytschlauchkit mit einer Spitz-zange aus dem Sondenkopf heraus-ziehen(s.DetailY).

t Entlüftungsschraubeherausdrehen,dieÖffnung imSondenkopfunddieEnt-lüftungsschraubemitWasserreinigenundtrocknen.

t BeiderSonde„Typ04“dieDiaphrag-maschraube(29)mitdempassendenMontagewerkzeugausschrauben.Dia-phragmabereich und Diaphragma-schraube mit Wasser reinigen undtrocknen.

Sonden- Teile-Nr.Durchmesser Montagewerkzeug38mm 591293-83mm 591294-

t Die Diaphragmaschraube und dieSchliffflächenamSondenrohrundander Diaphragmaschraube auf Unver-sehrtheitüberprüfen.

t Bei Beschädigung der Diaphragma-schraubeistdieseauszutauschen.BeieinemSchadenamSondenrohrmussdie Sonde zur Reparatur ins Werkgeschicktwerden.

t Die Diaphragmaschraube von Handeinschrauben und mit einem Dreh-momentschlüssel(Teile-Nr.K01338-)anziehen.Hierbeica.zwei-bisdreimalüberdenKnackpunktgehen.

Sonden- Durchmesser Anzugsmoment38mm 10Nm83mm 27Nm

t BeiderSonde„Typ03“lässtsichderDiaphragmabereich nur von außenreinigen,daderGlaspuck(28)einge-schrumpftist.

t Das Elektrolytrohr (23) oben amSondenkopfmitWasserreinigenundtrocknen.

t Richtigen Sitz der O-Ringe (24) unddesDistanzringes(25)imSondenkopfüberprüfenunddasDistanzstück(26)in den Sondenkopf einsetzen; sieheDetailYunten.

t Elektrolytrohr leicht mit SiliconfettoderVaselineeinfettenunddenSon-denkopf vorsichtig aufdasElektroly-trohr aufsetzen und unter leichtemDrehen auf die O-Ringe aufschieben.Den Sondekopf so drehen, dass dieEntlüftungsschraube richtig positio-niertist(sieheAnsichtA).

t Neues Elektrolytschlauchkit auf dierichtige Länge abschneiden (wirdmit Überlänge geliefert). Als Vorlagedient das alte ausgebauteElektrolyt-schlauchkit. Der PTFE-Schlauch wirdhierbei mit einem scharfen Messerschräg (s. Detail X) von beiden Sei-tenangeschnitten,sodassderFaden(10) nicht beschädigt wird. Den Fa-den soweit kürzen, dass er 4-5 cmüber das Schlauchende herausragt.Der Schrägschnitt ist wichtig, damitder Elektrolyt einwandfrei aus demSchlauchausfließenkann.

t DieDichtungselemente(17)-(20)aufdemneuenElektrolytschlauchmitSili-confettoderVaselineeinfetten.

t Den PTFE-Schlauch abwischen unddurchdieÖffnungamSondenkopfbiszumAnschlagindieSondeschieben.EinzulangerSchlauchmussgekürztwerden.Erkannamschräggeschnit-tenenEndeumknickenundeinenein-wandfreien Elektrolytfluss behindern(s.DetailX).AufdenrichtigenSitzderDichtungsteileimSondenkopfachten(s.DetailYoben).

t Entlüftungsschraube in den Sonden-kopfeindrehen.

t DieDruckplatteunddenDruckflanschauf den Sondenkopf aufsetzen, dieSchraubeneindrehenundüberKreuzanziehen.

t O-Ring(13)mitSilikonfettoderVase-line leicht einfetten und den Bechermit dem Gewindeflansch auf dieDruckplatteaufsetzen.

t Stehbolzen von Hand in den Druck-flansch einschrauben und anziehen.Wichtig: Der Stehbolzen mit demKabelmussindieBohrunggegenüberder Entlüftungsschraube eingedrehtwerden.

t Den Stützring in die Stehbolzen ein-legen,dieSchraubenindieStehbolzeneindrehenundüberKreuzanziehen.

t Kabel in das Anschlussgehäuse ein-führenundanKlemme2anschließen.DenDeckelsorgfältigverschrauben.

t DieBezugselektrode aus demT-Ver-schraubung herausdrehen und dasGefäßmitElektrolytbefüllen.DieBe-zugselektrode wieder eindrehen unddenSteckeraufdieBezugselektrodeaufsetzen.

t Den Druckluftschlauch anschließenund das Elektrolytgefäß mit Druckbeaufschlagen.

t DieEntlüftungsschraubeamSonden-kopf öffnen. Sobald der Elektrolytblasenfrei austritt, die Entlüftungs-schraubewiederschließen.DieSondeistsomitentlüftetundwiederbetriebs-bereit. Für die Entlüftung sollte derDruckmindestens2bis3barbetra-gen.VordemEntlüftungsvorgang istdarauf zu achten, dass ausreichendElektrolytimGefäßvorhandenist.Derwährend der Entlüftung ausfließendeElektrolytkannaufgefangenundwie-derverwendetwerden,vorausgesetzt,dass ein sauberes Gefäß verwendetwird.


36

11.10 Montageanleitung für den Sondenkopf der Ringsonde

AufGrundderkonstruktivenGegebenhei-tenunddersehrkurzenElektrolytstreckegibtesfürdieRingsondekeinElektrolyt-schlauchkitwiebeidenStabsonden.EineVerstopfungderElektrolytstreckekommtbei dieser Sonde nur äußerst selten vorund kann in der Regel problemlos mitWasser und Druckluft beseitigt werden.SolltedennocheineDemontagedesSon-denkopfes erforderlich sein, so ist wiefolgtvorzugehen.

Abb.24 SchnittbilddesSondenkopfes

MT0064_1

7 D

3

9

2

1

8 4 5 6

C

Ablauf von Aus- und Einbau(die Positions-Nummern beziehen sichaufdieAbbildung24)t Die 4 tiefsitzenden Zylinderkopf-

schrauben (8) am Sondenkopf (9)vollkommenherausdrehen.

t Sondenkopf mit leichten Drehbewe-gungen aus dem Sondenkörper zie-hen.

t Gerade Einverschraubung der Elek-trolytzuleitung (1) vollkommen her-ausdrehen.

t Reduzier-Schlauchverbinder (3) undPTFE-Schlauch (5) aus den Sonden-kopfziehenundreinigen.BeiBeschä-digungsinddieTeileauszutauschen.

t Diaphragmabereich von innen undaußenmitWasserreinigenundtrock-nen.

t Reduzier-SchlauchverbinderundPTFE-Schlauchwiedereinbauen,dabeiwiefolgtvorgehen:

t Faden (4) in Reduzier-Schlauchver-binder einziehen und mit O-Ring (3)sichern.FadenvonÖffnung„C“nachÖffnung „D“ durchführen. Reduzier-Schraubverbinder in dieÖffnung „C“bis zum Anschlag eindrücken. DerFadenmussjetztausÖffnung„D“her-ausschauen.DenFadendannvomge-radenEndeherindenPTFE-Schlaucheinfädeln.

t PTFE-SchlauchmitgestrecktemFadenbiszumAnschlag indieÖffnung„D“schieben. Faden am schrägen EndedesPTFE-SchlauchsmitSchlauchringsichern.

t O-RingnutenamSondenkopfmitSili-konfettfüllenunddieO-Ringe(7)auf-schieben.

t Sondenkopf in die emaillierte Boh-rungderRingsondeeinschiebenundmit den 4 Zylinderkopfschraubenbefestigen(überKreuzanziehen).

11.11 Fehlersuche

Störung Ursache Abhilfe

Anzeigeschwankt. Nichtgenugentlüftet Entlüften

AnzeigeschwanktbeimBerührendesElektrolytschlauches

a Nichtgenugentlüftet Entlüften

b Diaphragmahochohmig Druckerhöheno.Diaphragmareinigen

c Bezugselektrodeerschöpft Bezugselektrodewechseln

AnzeigeschwanktbeimRühren a Wackelkontakt Leitungüberprüfen

b UngünstigeEinbaustelle AndereEinbaustelle,z.B.hintereinemStromstörer

c Diaphragmahochohmig Diaphragmareinigen

d Pt100defekt NeuesPt100einbauen

Anzeigegehtauf0oderVollausschlag a BezugselektrodedefektoderElementerschöpft,Testsiehe11.4.SteckeroderKontaktstiftvonBezugselektrodeoderKabelprüfen

Bezugselektrodeaustauschen

b Trennverstärker(TV)defektMitMultimeterAusgangsspannungmessen,TV-Eingangkurzschließen,odermitdemSimulatoreineSpannungbis1VoltanlegenTVmussEingangsspannung1:1übertragen,ansonstenisterdefekt

Trennverstärkerwechseln

c WiderstandPt100defekt Widerstandprüfen.Fallsdefekt,WechseldurchPfaudlerMonteur

d WennkeinFehlernacha,boderc,dannKalibrierunginisoliertemGefäßvornehmen.SpannungbeigeerdeterundnichtgeerdeterPufferl-ösungablesen.Abweichungmax.±3mVoder±0,1pHpH-Sondeerden!

ReparaturbeiPfaudler,wennKabelundTVinOrdnung

SprunghafteVeränderungderpH-Anzei-geohneVeränderungdespH-Wertes

Elektrolytschlauchzualt Elektrolytschlauchwechseln

AnzeigeschwanktoderVollausschlagbeimBerührendesSondenrohresbzw.KabelsoderAnzeigeschwanktoderVollausschlagbeimKalibrieren

a LuftinderElektrolytstrecke Sondeentlüften

b AbleitbandimEmailgerissen ReparaturbeiPfaudler

GleicheAnzeigeinverschiedenenPufferlösungen

a PoreimpH-Email(ProdukthatKontaktmitderAbleitschicht),Potenzialca.–400mVinverschiedenenPuffern

ReparaturbeiPfaudler

b Trennverstärkerdefekt,keineVersorgungsspannung Überprüfenundaustauschen

c KabeloderEingangvomMessumformerdefekt Austausch

NullpunktdriftetNullpunktnichtmehrimzulässigenBereichNullpunktverschiebtsichbeimEntlüftenderSonde

a Bezugselektrodeerschöpftoderdefekt Bezugselektrodeaustauschen

b KabeldefektoderIsolationsfehlerdurchFeuchtigkeit KabelundAnschlusskastenanSondeprüfen,FeuchtigkeitmitFöhntrocknen

c VersorgungsspannungvonTrennverstärkerlängereZeitabgeschaltet ReparaturbeiPfaudler

d Elektrolytschlauchzualt? Elektrolytschlaucherneuern

SteilheitzugeringodersehrträgeReaktion

a PotenzialbeipH3undpH7ermittelnSteilheit≥55mV/pHbei25°CSteilheitzugering

Kalkbelagmöglich?Sondein10%-igerHCL-Lösung30min.behandeln,wässernundmessen

b WennSäurebehandlungkeinErfolgzeigt ReparaturbeiPfaudler

c IsolationsfehlerdurchFeuchtigkeit? KabelundAnschlusskastenanSondeprüfen,FeuchtigkeitmitFöhntrocknen

Tabelle 7 Checkliste für die Fehlersuche


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11.12 Ersatzteilliste

Ersatzteile für Stabsonde Typ 03/04 Teile-Nr.

pH-Druckflanschkomplett(nurfürTypN) 591362-– GeradeEinverschraubungmitO-RingDN6/8,G1/4“,ausPVDFnatur 025142-

pH-Sondenkopfkomplett 591270-– EntlüftungsschraubeamSondenkopfM24ausPVDFweiß 591122-– O-RingfürEntlüftungsschraube12x3mmausVitonA 024163D

Anschlusskasten(<DN100)ausAluminium 591014-Anschlusskasten(>DN150)ausAluminium 591866-– DichtungfürAnschlusskastenausGummi 591015D– Anschlussadapter,komplett 595610-– DeckelfürAnschlusskastenausAluminium 029442-– DichtungfürDeckelausGummi 591082D

Ex-ErdungsklemmeM5 029422-ElektrolytschlauchkitfürSondeneinbaulänge300mm 5918931ElektrolytschlauchkitfürSondeneinbaulänge450-950mm 5918932ElektrolytschlauchkitfürSondeneinbaulänge1150-2150mm 5918933ElektrolytschlauchkitfürSondeneinbaulänge2500-3200mm 5918934Diaphragma-SchraubefürSondenØ38mm 591138EDiaphragma-SchraubefürSondenØ83mm 591130EMontagewerkzeugfürDiaphragma-SchraubefürSondenØ38mm 591293-MontagewerkzeugfürDiaphragma-SchraubefürSondenØ83mm 591294-Drehmomentschlüssel4kt.,3/8“,10-60Nm K01338-SchutzkappekomplettfürSondenØ38mmausPEschwarz 591076-SchutzkappekomplettfürSondenØ83mmausPEschwarz 591075-Teleskopstange,Länge1,5-4,5m K07055-WinkelbecherfürTeleskopstange,Volumen2l K07054-

Ersatzteile für Ringsonde Teile-Nr.

SondenkopfpHRing,ausPVDFweiß,ohneEinbauteile 591809-– O-RingfürSondenkopf14x1,5mmausVitonA 063904-

EntlüftungsschraubeamSondenkopfPG7ausPVDFweiß 591810-– O-RingfürEntlüftungsschraube8x1,6mmausVitonA 024128D

GeradeEinverschraubungmitO-RingDN6/8,G1/4“,ausPVDFnatur 025142-Winkel-Schlauchverbinder3mm 029227DAnschlusskastenausAluminium 591953-– DichtungfürAnschlusskastenausGummi 591909D

Anschlussadapterkomplett,fürpH-/rH-/LF-Sonden 595610-Ex-ErdungsklemmeM5 029422-WiderstandsthermometerPt100Ø3,2mm 591343-BlindstopfenPG7 029015D

Ersatzteile für Elektrolytgefäß Typ K Teile-Nr.

ElektrolytgefäßTypK,0,7l 591748-SteckermitKabelfürBezugselektrode 591368-StopfenmitRandØ10mmausSilicon 035246DT-Verschraubung,komplett 595711-Becher0,7lausPCtransparent 591788-DruckplatteausPA6 591747-– O-RingfürDruckplatte50x3mmausVitonA 024149-

Druckflansch 024150-Gewindeflansch 591749-StützringausPA6 591751-StehbolzenM10x215mmaus1.4571 591753-SchutzrohrM10x280mmaus1.4571 591752-KabelverschraubungPG7ausPAgrau 029352D

Ersatzteile für Elektrolytgefäß Typ N Teile-Nr.

ElektrolytgefäßTypN,1,7lohneTrennverstärker 255294-ElektrolytgefäßTypN,1,7lmiteinemTrennverstärker 2552941ElektrolytgefäßTypN,1,7lmitzweiTrennverstärkern 2552942SteckermitKabelfürBezugselektrode 591368-EntlüftungsschraubeM10,45mmlang,ausPOMschwarz 591885-– O-RingfürEntlüftungsschraube9x2mmausVitonA 024268D

AbsperrventilmitRückschlagventilG1/4“,M8,ausPVDFweiß 595719-– O-RingfürAbsperrventil6x3mmausVitonA 024381D

BecherP4-25ausPCtransparentgelb 029133-Anschlussdeckel 591891-– O-RingfürAnschlussdeckel120x4mmausVitonA 024123-

Kugelhahnkomplett,DN4,G1/4“,ausPVDFnatur 029137-– AnschlussnippelG1/4“ausPVDFweiß 254952-– O-RingfürAnschlussnippel12x2mmausSilicon 029729-– O-Ring10x2mmausVitonA 024105D– ScheibeausPTFE 595870-– GeradeEinverschraubungmitO-RingDN6/8,G1/4“,ausPVDFnatur 025142-

Schlauch6x1mm,10mlang,ausPA11transparent 029359DMontageplattefürTrennverstärker 591887-– SchraubenzurBefestigungderMontageplatte(2Stück),M8x16 031102D

Sonstiges Teile-Nr.

BezugselektrodeTypAgAgCl 595860-BezugselektrodeTypAGAGel 591669-ElektrolytKCl,3x1Liter 591383-ElektrolytK2SO4,3x1Liter 591081-PfaudlerAnschlusskabelmitSpezialstecker,3m 2546343PfaudlerAnschlusskabelmitSpezialstecker,5m 2546345PfaudlerAnschlusskabelmitSpezialstecker,10m 2546340TrennverstärkerTyp82G 068607-SpeisegerätTypWG10A7 029415-Integrator0,33µF 068262-

Anhang 1 EG-Konformitätsbescheinigung

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Anhang 1 EG-Konformitätsbescheinigung

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Anhang 2 Baumusterprüfbescheinigung

42

Anhang 3 Sicherheitshinweise und Ex-Schutz

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A3.1 Ex-BereichDerEinsatzderpH-MesssondeimexplosionsgefährdetenBereichderZone0istzulässig,wennfolgendeBedingungeneingehaltenwerden:

ErforderlicheZündschutzartbeiKategorie1/2-Betriebsmittel: Ex ia IIB

Versorgungs- und Signal-Stromkreis NurzumAnschlussaneinenbescheinigteneigensicherenStromkreis.FürdieSensorenaufeinemgemeinsamenSondenträgergeltendiefolgendenHöchstwertefürdieMessstromkreise:Ui=30VIi=100mALi(Sonde)vernachlässigbarkleinCi(Sonde)vernachlässigbarkleinCAnschlusskabel≤10nF

DieSummederhöchstzulässigenInduktivitä-tenindenVersorgungsstromkreisenbeträgt11mH.DieSummederhöchstzulässigenKapazitä-tenindenVersorgungsstromkreisenbeträgt180nF.

A3.2 Atmosphärische BedingungenDerProzessdruckderMedienbzw.dieMediumstemperaturmussbeiAnwendungen,dieKategorie-1/2-Betriebsmittelerfordern,zwischen0,8 … 1,1 bar bzw. –20 … 60 °Cliegen.WirdvondiesenobengenanntenEinsatzbedingungenamMessfühlerabgewichen,istzubeachten,dassderMessfühler(auchimStörungsfall)keineeigeneErwärmungaufweistunddassdersichereBetriebderAnlageimHinblickaufDrücke/Temperaturenderver-wendetenStoffedemBetreiberobliegt.HierbeisinddieKenndatendesHerstellerszubeachten.

A3.3 BlitzschutzWirddiepH-MesssondeinAnlageneingebaut,diegegenZündgefahrendurchBlitzschlaggeschütztseinmüssen,somussdiepH-MesssondeindenBlitzschutzmiteinbezogenwerden.DerBlitzschutzmussdieVorschriftenderVDE0165erfüllen.

A3.4 Potenzialausgleich Da der eigensichere Messelektrodenstromkreis betriebsmäßig geerdet ist, muss imVerlaufdesgesamtenLeitungszugesdeseigensicherenStromkreiseseingemeinsamerPotenzialausgleichbestehen;derBehälterbzw.dieRohrleitungist indiesenPotenzial-ausgleichmiteinzubeziehen.

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Änderungen infolge von Produktverbesserungen dies notwen-

dig machen. Das für einen konkreten Anwendungsfall von

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pH-Sonde Typ 03/04 pH-Ringsonde - pfaudler-messtechnik.de · 2 pH-Sonde Typ 03/04 pH-Ringsonde 1 Vorwort Diese Betriebsanleitung soll mit der Aus-rüstung der pH-Sonde und deren Ver-wendung